JP2970703B2 - 半導体レーザモジュール - Google Patents
半導体レーザモジュールInfo
- Publication number
- JP2970703B2 JP2970703B2 JP3187921A JP18792191A JP2970703B2 JP 2970703 B2 JP2970703 B2 JP 2970703B2 JP 3187921 A JP3187921 A JP 3187921A JP 18792191 A JP18792191 A JP 18792191A JP 2970703 B2 JP2970703 B2 JP 2970703B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- line
- laser module
- bonding wire
- equivalent circuit
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ駆動用の
信号ラインとバイアス回路を内蔵した半導体レーザモジ
ュールに関し、特に、高速光通信システム用光源として
用いられる半導体レーザモジュールに関する。
信号ラインとバイアス回路を内蔵した半導体レーザモジ
ュールに関し、特に、高速光通信システム用光源として
用いられる半導体レーザモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体レーザモジュール側断面図
を図４に示す。
を図４に示す。
【０００３】図４を参照して、半導体レーザ１、レーザ
光モニタ用フォトダイオード４、光ファイバ６への結合
用レンズ３、および、レーザ温度モニタ用サーミスタ２
はキャリア５に搭載されている。
光モニタ用フォトダイオード４、光ファイバ６への結合
用レンズ３、および、レーザ温度モニタ用サーミスタ２
はキャリア５に搭載されている。
【０００４】チップインダクタ８を半田固定するセラミ
ック基板９は、キャリア５にロウ付け固定されている。
ック基板９は、キャリア５にロウ付け固定されている。
【０００５】キャリア保持ブロック１０は低熱電導率、
かつ、高誘電率の材料の一端面（上面）に金属板がロウ
付けされ、他端面（下面）がメタライズされており、そ
の他端面（下面）が気密パッケージ７の底面にロウ付け
されて一体構成になっている。レーザ搭載キャリア５は
その底面をキャリア保持ブロック１０の一端面（上面）
に密着され、ＹＡＧレーザ（イットリウム・アルミニウ
ム・ガーネットレーザ）により溶接固定されている。
かつ、高誘電率の材料の一端面（上面）に金属板がロウ
付けされ、他端面（下面）がメタライズされており、そ
の他端面（下面）が気密パッケージ７の底面にロウ付け
されて一体構成になっている。レーザ搭載キャリア５は
その底面をキャリア保持ブロック１０の一端面（上面）
に密着され、ＹＡＧレーザ（イットリウム・アルミニウ
ム・ガーネットレーザ）により溶接固定されている。
【０００６】ペルチェ素子からなる電子冷却器１３は、
電子冷却器１３の底面に低融点半田Ｂ１５（例えば、融
点１４３℃）を施し、半田を溶融した後冷却することに
よりメタライイされた気密パッケージ７に固定されてい
る。また、キャリア５はメタライズが施されており、電
子冷却器１３の上面に低融点半田Ａ１４（例えば、融点
１１７℃）を施し、半田を溶融した後冷却することによ
って電子冷却器１３の上面に固定されている。
電子冷却器１３の底面に低融点半田Ｂ１５（例えば、融
点１４３℃）を施し、半田を溶融した後冷却することに
よりメタライイされた気密パッケージ７に固定されてい
る。また、キャリア５はメタライズが施されており、電
子冷却器１３の上面に低融点半田Ａ１４（例えば、融点
１１７℃）を施し、半田を溶融した後冷却することによ
って電子冷却器１３の上面に固定されている。
【０００７】キャリア５に搭載されたレーザ光モニタ用
フォトダイオード４、およびレーザ温度モニタ用サーミ
スタ２の各端子は、気密パッケージ７の各ラインに図５
に示すように接続される。
フォトダイオード４、およびレーザ温度モニタ用サーミ
スタ２の各端子は、気密パッケージ７の各ラインに図５
に示すように接続される。
【０００８】高速かつ高光出力が要求される半導体レー
ザモジュールでは信号用ラインとバイアス用ラインを別
に設け、信号用ラインには駆動回路とのインピーダンス
整合のための抵抗を配置する構成が用いられる。図５の
半導体レーザモジュールでは半導体レーザ１を駆動する
ための信号系ラインとして、半導体レーザは５０Ω系に
設計されたマイクロストリップラインＡ１７にボンディ
ングワイヤＡ１６によって接続される。そして、マイク
ロストリップラインＡ１７（５０Ω系）はインピーダン
ス整合用薄膜抵抗１８を介してマイクロストリップライ
ンＢ１９（５０Ω系）と接続される。
ザモジュールでは信号用ラインとバイアス用ラインを別
に設け、信号用ラインには駆動回路とのインピーダンス
整合のための抵抗を配置する構成が用いられる。図５の
半導体レーザモジュールでは半導体レーザ１を駆動する
ための信号系ラインとして、半導体レーザは５０Ω系に
設計されたマイクロストリップラインＡ１７にボンディ
ングワイヤＡ１６によって接続される。そして、マイク
ロストリップラインＡ１７（５０Ω系）はインピーダン
ス整合用薄膜抵抗１８を介してマイクロストリップライ
ンＢ１９（５０Ω系）と接続される。
【０００９】図６に示すように気密パッケージ７の側面
にはセラミックブロック２７が設けられ、そのセラミッ
クブロック２７の上面にはリード端子２８がロウ付け固
定され、下面はマイクロストリップラインを形成するた
めに全面メタライズされている。マイクロストリップラ
インＢ１９は、ボンディングワイヤＢ２０によって５０
Ω系マイクロストリップラインに設計されたラインＡ２
５に接続される。
にはセラミックブロック２７が設けられ、そのセラミッ
クブロック２７の上面にはリード端子２８がロウ付け固
定され、下面はマイクロストリップラインを形成するた
めに全面メタライズされている。マイクロストリップラ
インＢ１９は、ボンディングワイヤＢ２０によって５０
Ω系マイクロストリップラインに設計されたラインＡ２
５に接続される。
【００１０】また、半導体レーザ１を駆動するためのバ
イアス回路として、ボンディングワイヤＡ１６によって
半導体レーザ１と接続されたマイクロストリップライン
Ａ１７はボンディングワイヤＣ２１によってインダクタ
用パッドＡ２２に接続される。そして、チップインダク
タ８を介してインダクタ用パッドＢ２３に接続される。
インダクタ用パッド用Ｂ２３はボンディングワイヤＤ
２４によってリード端子２８と接続しているラインＢ２
６に接続される。
イアス回路として、ボンディングワイヤＡ１６によって
半導体レーザ１と接続されたマイクロストリップライン
Ａ１７はボンディングワイヤＣ２１によってインダクタ
用パッドＡ２２に接続される。そして、チップインダク
タ８を介してインダクタ用パッドＢ２３に接続される。
インダクタ用パッド用Ｂ２３はボンディングワイヤＤ
２４によってリード端子２８と接続しているラインＢ２
６に接続される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体レーザモ
ジュール（図４）の気密パッケージを含めた電気的な等
価回路は図７で示される。
ジュール（図４）の気密パッケージを含めた電気的な等
価回路は図７で示される。
【００１２】図７において、一点鎖線内は半導体レーザ
の等価回路を、また、二点鎖線内はインダクタの等価回
路を、また、三点鎖線内はラインＢの等価回路を、ま
た、破線は、バイアス回路を表す。
の等価回路を、また、二点鎖線内はインダクタの等価回
路を、また、三点鎖線内はラインＢの等価回路を、ま
た、破線は、バイアス回路を表す。
【００１３】このように、半導体レーザ１のアノードは
ボンディングワイヤの寄生インダクタンスＬw2、キャリ
ア保持ブロックの寄生容量Ｃh1＋抵抗Ｒh1、および、電
子冷却器１３のインピーダンスＺpとの並列回路によつ
て電気的に接地される。
ボンディングワイヤの寄生インダクタンスＬw2、キャリ
ア保持ブロックの寄生容量Ｃh1＋抵抗Ｒh1、および、電
子冷却器１３のインピーダンスＺpとの並列回路によつ
て電気的に接地される。
【００１４】また、半導体レーザの１のカソードは５０
Ω系に設計されたマイクロストリップラインＭＳＬ１に
ボンディングワイヤのインダクタンスＬw1によって接続
される。そして、マイクロストリップラインＭＳＬ２は
インピーダンス整合用薄膜抵抗Ｒ1 を介しマイクロスト
リップラインＭＳＬ３と接続し、さらに、ボンディング
ワイヤのインダクタンスＬw4によってＭＳＬ３（ライン
Ａ）に接続され、信号源ＳＩＧ（Ｒs ＝５０Ω）に接続
される。
Ω系に設計されたマイクロストリップラインＭＳＬ１に
ボンディングワイヤのインダクタンスＬw1によって接続
される。そして、マイクロストリップラインＭＳＬ２は
インピーダンス整合用薄膜抵抗Ｒ1 を介しマイクロスト
リップラインＭＳＬ３と接続し、さらに、ボンディング
ワイヤのインダクタンスＬw4によってＭＳＬ３（ライン
Ａ）に接続され、信号源ＳＩＧ（Ｒs ＝５０Ω）に接続
される。
【００１５】そして、バイアス回路として、マイクロス
トリップラインＭＳＬ１はボンディングワイヤのインダ
クタンスＬw4によって二点鎖線内の等価回路で表される
インダクタに接続される。そして、ボンディングワイヤ
のインダクタンスＬw5によって三点鎖線内に示したイン
ダクタンスＬsと寄生容量Ｃs1からなる等価回路で表さ
れるラインＢに接続される。また、インダクタ用の２つ
のパッドは寄生容量Ｃp1、Ｃp2で表される。
トリップラインＭＳＬ１はボンディングワイヤのインダ
クタンスＬw4によって二点鎖線内の等価回路で表される
インダクタに接続される。そして、ボンディングワイヤ
のインダクタンスＬw5によって三点鎖線内に示したイン
ダクタンスＬsと寄生容量Ｃs1からなる等価回路で表さ
れるラインＢに接続される。また、インダクタ用の２つ
のパッドは寄生容量Ｃp1、Ｃp2で表される。
【００１６】図４においてラインＢの長さを４mm、幅を
１mmセラミックブロックの厚さを１mm、比誘電率を９．
６としたときＬs ＝１．７nH、Ｃs1＝０．７pFとなる。
１mmセラミックブロックの厚さを１mm、比誘電率を９．
６としたときＬs ＝１．７nH、Ｃs1＝０．７pFとなる。
【００１７】従来の半導体レーザモジュールではバイア
ス回路内の寄生容量Ｃp1、Ｃp2、Ｃb 、および、Ｃs1に
よって図８に示すように小信号周波数特性が劣化すると
いう問題点がある。
ス回路内の寄生容量Ｃp1、Ｃp2、Ｃb 、および、Ｃs1に
よって図８に示すように小信号周波数特性が劣化すると
いう問題点がある。
【００１８】本発明の目的は、小信号周波数特性の帯域
制限を大幅に改善することができる半導体レーザモジュ
ールの構成を提供することにある。
制限を大幅に改善することができる半導体レーザモジュ
ールの構成を提供することにある。
【００１９】
【問題点を解決するための手段】本発明は、半導体レー
ザと、光ファイバと、前記半導体レーザから出射された
光を前記光ファイバに結合する結合手段と、外部回路と
の接続のための配線パターンを上面に設けた誘電体ブロ
ックを備えた気密パッケージを有し、該気密パッケージ
に少なくとも前記半導体レーザと半導体レーザ駆動用バ
イアス回路を内蔵した半導体レーザモジュールにおい
て、前記誘電体ブロックの少なくとも前記バイアス回路
と結ぶ配線パターンに対応して前記誘導体ブロックの下
面に形成された金属膜が除去されていることを特徴とし
ている。
ザと、光ファイバと、前記半導体レーザから出射された
光を前記光ファイバに結合する結合手段と、外部回路と
の接続のための配線パターンを上面に設けた誘電体ブロ
ックを備えた気密パッケージを有し、該気密パッケージ
に少なくとも前記半導体レーザと半導体レーザ駆動用バ
イアス回路を内蔵した半導体レーザモジュールにおい
て、前記誘電体ブロックの少なくとも前記バイアス回路
と結ぶ配線パターンに対応して前記誘導体ブロックの下
面に形成された金属膜が除去されていることを特徴とし
ている。
【００２０】
【実施例】次に本発明の半導体レーザモジュールについ
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００２１】図１は本発明の半導体レーザモジュールの
一実施例を示す側断面図である。なお従来例と同一の構
成要素には説明を省略する。
一実施例を示す側断面図である。なお従来例と同一の構
成要素には説明を省略する。
【００２２】気密パッケージ７内のセラミックブロック
２７には外部回路との接続のためのリード端子２８がロ
ウ付け固定されており、リード端子２８を含むバイアス
ラインの下面のメタライズは除去してある。
２７には外部回路との接続のためのリード端子２８がロ
ウ付け固定されており、リード端子２８を含むバイアス
ラインの下面のメタライズは除去してある。
【００２３】本実施例の半導体レーザモジュール（図
１）の気密パッケージ全体を含めた電気的な等価回路は
図２で示される。
１）の気密パッケージ全体を含めた電気的な等価回路は
図２で示される。
【００２４】図２において、一点鎖線内は、半導体レー
ザの等価回路を、また、二点鎖線内は、インダクタの等
価回路を、また、破線は、バイアス回路を、また、三点
鎖線内はラインＢの等価回路を、また、破線は、バイア
ス回路を表す。
ザの等価回路を、また、二点鎖線内は、インダクタの等
価回路を、また、破線は、バイアス回路を、また、三点
鎖線内はラインＢの等価回路を、また、破線は、バイア
ス回路を表す。
【００２５】半導体レーザ１を駆動するバイアス回路と
して、マイクロストリップラインＭＳＬ１はボンディン
グワイヤのインダクタンスＬw4によって二点鎖線内の等
価回路で表されるインダクタに接続される。そして、ボ
ンディングワイヤのインダクタンスＬw5によって三点鎖
線内の等価回路で表されるラインＢに接続される。
して、マイクロストリップラインＭＳＬ１はボンディン
グワイヤのインダクタンスＬw4によって二点鎖線内の等
価回路で表されるインダクタに接続される。そして、ボ
ンディングワイヤのインダクタンスＬw5によって三点鎖
線内の等価回路で表されるラインＢに接続される。
【００２６】このとき等価回路内のラインＢの寄生容量
はみえなくなる。
はみえなくなる。
【００２７】このように気密パッケージ内のセラミック
ブロックに配したバイアスラインの下面のメタライズを
除去することによりバイアス回路内の寄生容量を低減で
き、図３に示すように小信号周波数特性を−３dBの周波
数帯域として２．９GHz となり、図８に示した従来の半
導体レーザモジュールの周波数帯域２．５GHz に対し、
大幅に改善できる。
ブロックに配したバイアスラインの下面のメタライズを
除去することによりバイアス回路内の寄生容量を低減で
き、図３に示すように小信号周波数特性を−３dBの周波
数帯域として２．９GHz となり、図８に示した従来の半
導体レーザモジュールの周波数帯域２．５GHz に対し、
大幅に改善できる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体レー
ザモジュールでは、気密パッケージ内のセラミックブロ
ックに配したバイアスラインの下面のメタライズを除去
したから、バイアス回路内の寄生容量を除去でき、変調
特性を大幅に改善できるという効果がある。
ザモジュールでは、気密パッケージ内のセラミックブロ
ックに配したバイアスラインの下面のメタライズを除去
したから、バイアス回路内の寄生容量を除去でき、変調
特性を大幅に改善できるという効果がある。
【図１】本発明の半導体レーザモジュールの一実施例を
示す側断面図である。
示す側断面図である。
【図２】図１に示す半導体レーザモジュールの等価回路
を示す図である。
を示す図である。
【図３】本発明の半導体レーザモジュールにおける小信
号周波数特性の一例を示す図である。
号周波数特性の一例を示す図である。
【図４】従来の半導体レーザモジュールを示す図であ
る。
る。
【図５】図４に示す半導体レーザモジュールの内部接続
を示す図である。
を示す図である。
【図６】図４に示す半導体レーザモジュールの側断面図
である。
である。
【図７】図４に示す半導体レーザモジュールの等価回路
を示す図である。
を示す図である。
【図８】従来の半導体レーザモジュールにおける小信号
周波数特性の一例を示す図である。
周波数特性の一例を示す図である。
１ 半導体レーザ ２ サーミスタ ３ レンズ ４ モニタ用フォトダイオード ５ レーザ搭載キャリア ６ 光ファイバ ７ 気密パッケージ ８ インダクタ ９ セラミック基板 １０ キャリア保持ブロック １１ 基板固定ブロック １２ 空洞部 １３ 電子冷却器 １４ 低融点半田Ａ １５ 低融点半田Ｂ １６ ボンディングワイヤＡ １７ マイクロストリップラインＡ １８ インピーダンス整合用薄膜抵抗 １９ マイクロストリップラインＢ ２０ ボンディングワイヤＣ ２１ ボンディングワイヤＣ ２２ インダクタ用パッドＡ ２３ インダクタ用パッドＢ ２４ ボンディングワイヤＤ ２５ ラインＡ ２６ ラインＢ ２７ セラミックブロック ２８ リード端子 ２９ メタライズ部 ３０ メタライズ除去部
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体レーザと、光ファイバと、前記半
導体レーザから出射された光を前記光ファイバに結合す
る結合手段と、外部回路との接続のための配線パターン
を上面に設けた誘電体ブロックを備えた気密パッケージ
とを有し、該気密パッケージに少なくとも前記半導体レ
ーザと半導体レーザ駆動用バイアス回路を内蔵した半導
体レーザモジュールにおいて、前記誘電体ブロックの配
線パターンに対応して前記誘電体ブロックの下面に形成
された金属膜が除去されていることを特徴とする半導体
レーザモジュール。 - 【請求項２】 請求項１に記載された半導体レーザモジ
ュールにおいて、前記金属膜は前記誘電体ブロック上の
前記バイアス回路と連結される配線パターンに対応して
除去されることを特徴とする半導体レーザモジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3187921A JP2970703B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 半導体レーザモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3187921A JP2970703B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 半導体レーザモジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0537083A JPH0537083A (ja) | 1993-02-12 |
| JP2970703B2 true JP2970703B2 (ja) | 1999-11-02 |
Family
ID=16214537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3187921A Expired - Lifetime JP2970703B2 (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 半導体レーザモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2970703B2 (ja) |
-
1991
- 1991-07-26 JP JP3187921A patent/JP2970703B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0537083A (ja) | 1993-02-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990728 |