JP3149965B2 - 光半導体モジュ−ル - Google Patents

光半導体モジュ−ル

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JP3149965B2 JP14568391A JP14568391A JP3149965B2 JP 3149965 B2 JP3149965 B2 JP 3149965B2 JP 14568391 A JP14568391 A JP 14568391A JP 14568391 A JP14568391 A JP 14568391A JP 3149965 B2 JP3149965 B2 JP 3149965B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光半導体モジュ−ルに
関し、特に、半導体レ−ザと光ファイバピグテ−ルとを
光軸調整し、これをパッケ−ジに搭載した構造を持つ光
半導体モジュ−ルに関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバ通信等に用いられる光半導体
モジュ−ルは、光出力用の光ファイバピグテ−ルを備え
たモジュ−ルとして、従来より提供されている。そし
て、この光半導体モジュ−ルとして、半導体レ−ザがレ
ンズを介して光ファイバと光学調整されている構造のも
のが多い。
【0003】従来のこの種光半導体モジュ−ルを図2に
基づいて説明する。図2は、従来の光半導体モジュ−ル
の縦断面図であって、これは、半導体レ−ザ1、ヒ−ト
シンク2、チップキャリア3、モニタホトダイオ−ド
4、セルフォックマイクロレンズ21、ホルダ22、ス
ライドリング8、フェル−ル9、光ファイバ10、ペル
チェ素子12、パッケ−ジ13より構成されている。
【0004】そして、セルフォックマイクロレンズ21
は、ハ−ドソルダ20によりホルダ22に固定されてお
り、また、半導体レ−ザ1は、セルフォックマイクロレ
ンズ21を介してフェル−ル9と光学調整され、このフ
ェル−ル9は、スライドリング8を介してホルダ7とY
AG溶接により固定されている。更に、上記ホルダ7
は、ペルチェ素子12をはさんでパッケ−ジ13にハン
ダ付けで固定されており、また、上記フェル−ル9は、
ハンダ11でパッケ−ジ13の側面に固定され、同時に
気密封止した構造を有している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の光半導体モジュ
−ルは、図2に示すように、通常、半導体レ−ザ1、セ
ルフォックマイクロレンズ21及びフェル−ル9を保持
するため、ホルダ22を有している。ところで、セルフ
ォックマイクロレンズ21の熱膨張係数は、Hレンズで
115×10-7deg-1である。このような熱膨張係数
を持つセルフォックマイクロレンズ21をホルダ22に
固定する際、このレンズ21のクラックを防止するため
に、ハ−ドソルダ20とホルダ22の各材料として、そ
の熱膨張係数が上記レンズ21の熱膨張係数に近いもの
を選択して使用されている。
【0006】選択されるホルダ22の材料として、従
来、熱膨張係数が117×10-7deg-1のSS41が
用いられている。しかしながら、SS41のホルダ22
を使用した従来の光半導体モジュ−ルは、その冷却能力
としては、環境温度が65℃であり、市場から要求され
る環境温度70℃に適応できないという問題点が存在す
る。
【0007】そこで、本発明は上記問題点を解消するこ
とを技術的課題とし、特に、非球面レンズのクラックを
防止することができ、また、冷却能力を向上させる光半
導体モジュールを提供することを目的とする。
【0008】
【発明が解決するための手段】そして、本発明は、半導
体レーザと光ファイバピグテールがホルダに固定された
レンズを介して光軸調整された光半導体モジュールにお
いて、前記ホルダをCuWで構成し、かつ、前記レンズ
を熱膨張係数がCuWの熱膨張係数に近い値を取るよう
な非球面レンズとすることによりレンズとホルダとの熱
膨張係数差に起因するレンズのクラックを防止すると共
に、光半導体モジュールとしての冷却能力を向上させる
ようにしたものである。
【0009】即ち、本発明は、半導体レーザと光ファイ
バピグテールがホルダに固定されたレンズを介して光軸
調整された光半導体モジュールにおいて、前記ホルダを
CuWで構成し、かつ、前記レンズを熱膨張係数がCu
Wの熱膨張係数に近い値を取るような非球面レンズとし
ことを特徴とする光半導体モジュールである。
【0010】
【作用】従来の光半導体モジュ−ルは、前記したとお
り、セルフォックマイクロレンズを使用するものであ
り、この熱膨張係数が115×10-7deg-1であると
ころから、この熱膨張係数に近似のSS41(熱膨張係
数117×10-7deg-1)製ホルダを使用しなければ
ならない。
【0011】これに対して、本発明は、ホルダの材質と
して、従来のSS41に代えてCuWを使用するもので
あり、そして、このCuWは、その熱膨張係数が70×
10ー7degー1であるから、SS41に比し、熱伝
導率が優れており、そのため、ホルダの熱を効率良く放
出することができ、光半導体モジュールとしての冷却能
力を向上させる作用が生じると共に、レンズのクラック
を防止することができる。本発明において、このCuW
製ホルダの使用を可能とし、レンズのクラックを防止す
ることができるとする理由は、従来のセルフォックマイ
クロレンズに代えて非球面レンズを使用することにより
起因する。即ち、非球面レンズの熱膨張係数は、その材
料成分を選択することにより、ホルダの材質であるCu
Wの上記熱膨張係数に近づけることができるからであ
る。
【0012】
【実施例】次に、図1に基づいて、本発明を詳細に説明
する。図1は、本発明の一実施例である光半導体モジュ
−ルの縦断面図であり、半導体レ−ザ1は、ヒ−トシン
ク2にAuSnを用いて固定し、このヒ−トシンク2
は、チップキャリア3に同じくAuSnで固定する。一
方、レンズとして、非球面レンズ6を使用し、この非球
面レンズ6をCuW製ホルダ7に低融点ガラス5により
固定する。
【0013】次に、チップキャリア3をCuW製ホルダ
7にPbSnとYAG溶接で固定し、また、モニタホト
ダイオ−ド4も同じくPbSnを用いてCuW製ホルダ
7に固定する。光ファイバ10の先端であるフェル−ル
9は、スライドリング8を介してCuW製ホルダ7と光
学調整し、YAG溶接で固定する。ペルチェ素子12
は、パッケ−ジ13にInSnで固定し、CuW製ホル
ダ7は、ペルチェ素子13上に同じくInSnを用いて
固定する。また、フェル−ル9は、パッケ−ジ12とハ
ンダ11により固定し、同時に気密封止する。
【0014】非球面レンズの熱膨張係数は、その材料成
分を選択することにより、ホルダ7の材質であるCuW
の熱膨張係数7×10ー7degー1に近づけることが
可能であり、このCuW製ホルダ7を使用することによ
って、光半導体モジュールとしての冷却能力が格段に向
上する。即ち、環境温度70℃で比較すると、ペルチェ
素子の消費電流は、5%から10%少なくなり、冷却能
力の限界は、70℃から75℃へ改善される。さらに、
非球面レンズの熱膨張係数がCuW製のホルダのCuW
の熱膨張係数に近い値を取るような非球面レンズとした
ことにより、レンズとホルダとの熱膨張係数差に起因す
るレンズのクラックを防止することができる。
【0015】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、非球面
レンズを採用することにより、CuW製のホルダを使用
することができるようになり、そして、このCuW材
は、従来のセルフォックマイクロレンズの使用で限定さ
れていた材料のSS41に比べ、熱伝導率が優れている
ので、ペルチェ素子上の最大のヒートマスであるホルダ
の熱を効率良く放出することができ、そのため、光半導
体モジュールとしての冷却能力を向上させることができ
る効果が生じる。さらに、非球面レンズの熱膨張係数が
CuW製のホルダのCuWの熱膨張係数に近い値を取る
ような非球面レンズとしたことにより、レンズとホルダ
との熱膨張係数差に起因するレンズのクラックを防止す
ることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である光半導体モジュ−ルの
縦断面図である。
【図2】従来の光半導体モジュ−ルの縦断面図である。
【符号の説明】
1 半導体レ−ザ 2 ヒ−トシンク 3 チップキャリア 4 モニタホトダイオ−ド 5 低融点ガラス 6 非球面レンズ 7 CuW製ホルダ 8 スライドリング 9 フェル−ル 10 光ファイバ 11 ハンダ 12 ペルチェ素子 13 パッケ−ジ 20 ハ−ドソルダ 21 セルフォックマイクロレンズ 22 ホルダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−305587(JP,A) 特開 平1−261601(JP,A) 特開 平3−120884(JP,A) 実開 平4−63669(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体レーザと光ファイバピグテールが
    ホルダに固定されたレンズを介して光軸調整された光半
    導体モジュールにおいて、前記ホルダをCuWで構成
    し、かつ、前記レンズを熱膨張係数がCuWの熱膨張係
    数に近い値を取るような非球面レンズとしたことを特徴
    とする光半導体モジュール。
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