JP2636623B2 - 光パッケージ - Google Patents

光パッケージ

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JP2636623B2
JP2636623B2 JP4061470A JP6147092A JP2636623B2 JP 2636623 B2 JP2636623 B2 JP 2636623B2 JP 4061470 A JP4061470 A JP 4061470A JP 6147092 A JP6147092 A JP 6147092A JP 2636623 B2 JP2636623 B2 JP 2636623B2
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ラルフ ディ−トリッヒ ノ−マン
ダニエル スメルツ ジュニア パ−マ−
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    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/02208Mountings; Housings characterised by the shape of the housings
    • H01S5/02216Butterfly-type, i.e. with electrode pins extending horizontally from the housings
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01S5/04Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042Electrical excitation ; Circuits therefor
    • HELECTRICITY
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    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業状の利用分野】本発明は高速レーザパッケージに
係わり、特にハイブリッド金属セラミック構成体を用い
るパッケージに関する。
【0002】
【従来の技術】光通信分野では常にレーザ系トランスミ
ッタ動作の高速化の要求がある。多ギガビット動作の追
求から従来のレーザパッケージの性能に高い要求が加え
られた。特に、従来の電気コンタクトでは非常に大きい
浮遊直列インダクタンスが生ずることから、入力データ
信号をレーザに結合するのに問題がある。周知のように
インダクタンスは結合の帯域幅を減少するように働き、
その結果、それに加えられる信号のデータ速度を制限し
てしまう。
【0003】数GHz高周波相互結合が望ましいアナロ
グおよびディジタルの用途分野がある。米国特許第4、
873、566号(1989年10月10日発行)は、
信号ソースとレーザの相互結合に多層セラミック(ML
C)構造体を使用するレーザパッケージの改良構成体を
開示している。この構成体ではセラミックパッケージの
壁部内に形成された多層マイクロ波伝送ラインが高速相
互結合を行うのに用いられている。
【0004】このようなパッケージでは、伝送ラインを
形成するのにリード線群を用い、複数の伝送ラインを単
一パッケージの一部として形成できる。マイクロ波伝送
構造体を有するこのようなセラミックパッケージを用い
ると、1Gb/sを超えるデータ速度の動作ができるこ
とが分かった。しかし、多くのトランスミッタおよび/
またはシステムのデザインにはもっと従来の金属パッケ
ージデザインの使用が必要である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、従来の技術で
は信号ソースとパッケージのレーザとの間に現在使用中
のパッケージや応用の方法とコンパチブルであり、かつ
高速動作を支えるのに必要な帯域幅を与える結合方法を
提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】従来技術におけるこの要
求は、高速レーザパッケージに係わり、特にハイブリッ
ド金属セラミック構成体を用いるパッケージに関する本
発明で解決できるものである。本発明の一実施例では、
金属パッケージ体にはその側壁を通り設けられた多層セ
ラミック(MLC)インサートが配置され、このMLC
インサートを用いて外部信号ソースとレーザダイオード
との間のマイクロストリップ伝送ラインの相互結合を行
う。
【0007】マイクロストリップ伝送ラインを金属周辺
部材(例えばパッケージ壁)と組合わせると共振キャビ
ティが形成される。そして、この共振キャビティにエネ
ルギーが加えられると、キャビティ等価回路の共振周波
数において、信号ソースとレーザとの結合が減損され
る。そこで、本発明のパッケージの実施例では、短絡手
段(例えば導電路)が設けられている。
【0008】この短絡手段は、MLCインサートの厚み
部を通り形成され、金属パッケージ壁にいずれか一端で
結合されている。この導電路は、共振電場に対する境界
線としての役目をし、レーザパッケージの所望帯域幅を
超えて等価回路の共振周波数を実質的に増加するように
機能するものである。
【0009】
【実施例】図1は本発明により形成されたレーザ系光パ
ッケージ例10を示す。これには金属パッケージシェル
12とパッケージ10の側壁16を通り図示のように設
けられた多層セラミック(MLC)インサート14があ
る。パッケージシェル12はコバール(Kovar(登
録商標)、鉄とニッケルとコバルトの結合体の商標)ま
たはいずれか他の適当な、加工により気密性のあるパッ
ケージに形成できる金属材料から作成される。
【0010】MLCインサート14は、誘電体材料(例
えば、アルミナ)の別々のシートから形成された積層構
造体から構成され、それらは焼成されて最終の構造体と
なる。複数のリード線18は、MLCインサート14の
構造体内のいろんな場所に形成された同数の別々の金属
貫通接続20に結合されている。本発明のハイブリッド
金属セラミックパッケージの形成方法を次に説明する。
【0011】パッケージの両側壁を通り設けられた対の
MLCインサート14を有し、各インサートが多数の貫
通接続を有するように形成される。MLCインサート1
4はマイクロストリップ相互結合22を有し、これは第
1の(正電極)結合24と第2の(接地)結合26を有
し、第1の結合24は第2の結合26から少なくとも1
つのセラミック層28の幅だけ離れている。
【0012】第2の結合26は、図示のように、第1の
リード線30、第2のリード線32および金属部材34
を有し、金属部材34は第1のリード線30と第2のリ
ード線32の下に配置される。特に金属部材34はリー
ド線30、32に近接してインサート14の全幅wにゆ
きわたるように形成される。マイクロストリップ22の
ような構造体の性能は、前掲の米国特許第4、873、
566号に詳述されている。
【0013】一般に、マイクロストリップ22は、パッ
ケージ10内に配置のレーザダイオード(図示せず)と
外部信号ソース36の間の高周波相互結合を与えるのに
用いられる。インサート14(マイクロストリップ22
を含め)と周囲のパッケージ壁16の結合から、外部ソ
ース36からの信号でエネルギーが加えられると、特定
周波数の電場を生ずる共振回路が形成される。
【0014】この共振回路は、インサート14の電場長
さlに沿って半波長変動を有するもので、そこにおいて
等価回路が共振するものであるが、それからパッケージ
壁16まわりに電流が循環する。この共振の存在によ
り、外部ソース36から金属パッケージ構造体にエネル
ギーが送られ、このためにこのエネルギーは結合された
レーザから離れる。
【0015】従って、共振周波数において、レーザの光
出力が大きく減少する。いくつかのこのような共振周波
数が、パッケージの物理的デザインとそこに含まれる様
々の浮遊な誘導分と容量分のコンポーネントの結合の結
果発生する。この共振回路の存在に関する問題を克服す
るために、本発明のパッケージのMLCインサート14
には、少なくとも1つの(好ましくは複数の)短絡部材
40(例えば導電路)があり、これはインサート14の
長さlに沿って配置されている。
【0016】図2は、図1のパッケージ10の切取断面
図で、特にインサート14の長さlに沿って複数の短絡
導電路40が含まれていることを示す。この短絡導電路
40は電場を終結する部材として機能し、共振周波数を
増加するように長さlに沿ってその周期を変える。特
に、共振周波数がマイクロストリップ22の動作に必要
な帯域幅を超え移動するように十分な数の短絡導電路4
0が用いられる。
【0017】従って、外部ソース36からのGHz範囲
の信号は、マイクロストリップ22を通り、パッケージ
等価回路に転ずることなくレーザに結合される。このよ
うに、レーザへのパワーは所望のパッケージ帯域幅にわ
たり加えられた入力信号をそのまま表わしている。図3
ないし5は、短絡導電路40の動作を説明する略図であ
る。図3は、図2の配置の側面略図で、セラミックイン
サート14と周囲の金属パッケージ壁16のみを示すも
のである。
【0018】導電路を加えない場合、電場Eは図示のよ
うに形成され、インサート14の末端部42、44に境
界線(電場がゼロ値を有するところ)がある。レーザパ
ッケージ形成に必要な従来の材料や寸法を用いた場合、
エネルギーが加えられると、高速動作に要する所望の帯
域幅(例えば3ないし4GHz)内で約1.5GHzの
周波数を有する電場(図示)を形成する。
【0019】この周波数における共振が存在することに
より、前述のように、レーザに加えられるエネルギーを
大きく減少するように働く。その代わりに、ハイブリッ
ド金属セラミックパッケージ壁により形成された共振構
造体にそのエネルギーを転ずる。図4に示すように短路
導電路46を1つ加えると、電場がゼロ値でなければな
らない個所をインサート14内に1つ加えることにな
る。
【0020】従って、電場境界線を1っ加えると、回路
の共振周波数は2倍になる。いくつかの目的に対しては
この2倍にする場合で十分である。本発明の好ましい実
施例では次の理由から複数のこのような短路導電路が用
いられる。それは加える導電路がほとんどの高速用途に
必要な帯域幅を超えて等価回路の共振周波数を3倍や4
倍などにするように働くからである。
【0021】図5は、図1と図2に説明のようなパッケ
ージの種々のリード線の間に設けられた4つの短絡導電
路が集合している配置例を示す図である。特に、短絡導
電路48、50、52の第1のグループは、それぞれリ
ード線の各対の間に電場境界線を形成するように、リー
ド線54、56、58の第1の組との間に配置される。
最後の短絡導電路60は、マイクロストリップ結合22
と最後のリード線62との間に配置される。
【0022】グラウンド(接地)面34が壁16により
形成されるパッケージグラウンドより異なる電位に保持
されるような応用例では、マイクロストリップ結合22
内に短絡導電路を有することは不都合である。しかし、
一般に接地が問題とならない場合には、短絡導電路を、
リード線の間に置かれマイクロストリップ結合を形成す
るリード間に形成可能である。
【0023】本発明の金属セラミックパッケージの製作
では短絡導電路は、セラミック焼成やインサートの形成
に先だって、セラミック材料の大きい積層シートに打ち
抜かれた孔にタングステン材料がペーストの形で挿入さ
れる。パッケージ壁に取り付けられるMLCインサート
の周囲は、インサートがパッケージ側壁にろう付けされ
て気密性シールを形成するように金属化される。
【0024】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変化例が考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。尚、特許請求の範囲に記載した参
照番号は発明の容易なる理解のためで、その技術的範囲
を制限するよう解釈されるべきではない。
【0025】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明の光パッケー
ジにより現在のパッケージや応用の方法とコンパチブル
であり、かつ高速動作を支えるのに必要な帯域幅を与え
ることのできる信号ソースとレーザとの間の有用な結合
方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明により形成されたレーザパッケージ例を
示す図である。
【図2】図1のパッケージの側壁の透視切取図である。
【図3】セラミックインサート内の電場パターンに及ぼ
す短絡導電路の影響を示す透視断面略図である。
【図4】セラミックインサート内の電場パターンに及ぼ
す短絡導電路の影響を示す透視断面略図である。
【図5】セラミックインサート内の電場パターンに及ぼ
す短絡導電路の影響を示す透視断面略図である。
【符号の説明】
10 光パッケージ 12 パッケージシェル(金属体) 14 多層セラミック(MLC)インサート 16 側壁 18 リード線 20 貫通接続 22 マイクロストリップ(相互結合) 24 (第1の)(ポジティブ)結合 26 (第2の)(グラウンド)結合 28 セラミック層 30 (第1の)リード線 32 (第2の)リード線 34 金属部材 36 信号ソース 40 短絡部材(短絡導電路) 42 (インサートの)末端 44 (インサートの)末端 46 短絡導電路 48 短絡導電路 50 短絡導電路 52 短絡導電路 54 リード線 56 リード線 58 リード線 60 短絡導電路 62 リード線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パ−マ− ダニエル スメルツ ジュニ ア アメリカ合衆国 19522 ペンシルバニ ア フリ−トウッド、ボックス 342、 ア−ル ディ− 3 (56)参考文献 特開 昭58−54661(JP,A) 米国特許4873566(US,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に光デバイスを収納する金属体(1
    2)と、 前記金属体(12)の側壁(16)を貫通して設けら
    れ、外部信号ソース(36)ら前記光デバイスに高周波
    信号を伝送する複数の信号線(18,26,30,3
    2)からなるマイクロストリップ伝送ライン(22)を
    具備する多層セラミックインサート(14)とを有する
    光パッケージにおいて、前記光 パッケージ内に存在する電場を分割するために、
    前記金属体(12)により形成された空間内に配置さ
    れ、前記金属体(12)に電気的に結合された導電性
    絡手段(40)を前記空間を複数の小空間に分割するよ
    うに配置したことを特徴とする光パッケージ。
  2. 【請求項2】 前記光パッケージは、さらに前記側壁
    (16)を貫通して設けられた第2の多層セラミックイ
    ンサートを有することを特徴とする請求項1に記載の光
    パッケージ。
JP4061470A 1991-02-19 1992-02-17 光パッケージ Expired - Lifetime JP2636623B2 (ja)

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US07/657,019 US5221860A (en) 1991-02-19 1991-02-19 High speed laser package
US657019 1991-02-19

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JPH06169107A JPH06169107A (ja) 1994-06-14
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