JPH0258855A - 電子冷却装置 - Google Patents
電子冷却装置Info
- Publication number
- JPH0258855A JPH0258855A JP63210938A JP21093888A JPH0258855A JP H0258855 A JPH0258855 A JP H0258855A JP 63210938 A JP63210938 A JP 63210938A JP 21093888 A JP21093888 A JP 21093888A JP H0258855 A JPH0258855 A JP H0258855A
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- Japan
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- temperature side
- cooling device
- side member
- low
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/024—Arrangements for thermal management
- H01S5/02407—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling
- H01S5/02415—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling by using a thermo-electric cooler [TEC], e.g. Peltier element
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- Semiconductor Lasers (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
口既要］
本発明は高周波的に安定な動作のできるペルチェ素子を
使用する電子冷却装置に関し、高周波素子を載置し冷却
装置により冷却している回路構成において、駆動高周波
に対し共振などを起こさずに、低温側部材を高周波的に
接地するようにした電子冷却装置を提供することを目的
とし、 高周波素子を載置し、入力高周波信号の一方端子となる
低温側部材と、前記信号の基準電位となる高温側部材と
でペルチェ素子を挟み込んで構成するペルチェ素子を使
用する電子冷却装置において、前記低温側部材と高温側
部材間に、熱伝導率の低い材料を使用した容量素子を接
続したことで構成する。
使用する電子冷却装置に関し、高周波素子を載置し冷却
装置により冷却している回路構成において、駆動高周波
に対し共振などを起こさずに、低温側部材を高周波的に
接地するようにした電子冷却装置を提供することを目的
とし、 高周波素子を載置し、入力高周波信号の一方端子となる
低温側部材と、前記信号の基準電位となる高温側部材と
でペルチェ素子を挟み込んで構成するペルチェ素子を使
用する電子冷却装置において、前記低温側部材と高温側
部材間に、熱伝導率の低い材料を使用した容量素子を接
続したことで構成する。
［産業上の利用分野コ
本発明は高周波的に安定な動作のできるペルチェ素子を
使用する電子冷却装置に関する。
使用する電子冷却装置に関する。
従来、ペルチェ素子を使用した電子冷却装置によりレー
ザダイオードのような高周波素子を冷却しながら動作さ
せていた。そのとき、ペルチェ素子を！ａ置した低温側
部材は高周波的に接地電位となっていないから、高周波
帯域で使用する素子に対し高周波信号を印加する動作が
必ずしも完全には出来なかった。そのため高周波帯域に
おいて高周波素子が安定に動作するようなペルチェ素子
を使用する電子冷却素子を開発することが要望された。
ザダイオードのような高周波素子を冷却しながら動作さ
せていた。そのとき、ペルチェ素子を！ａ置した低温側
部材は高周波的に接地電位となっていないから、高周波
帯域で使用する素子に対し高周波信号を印加する動作が
必ずしも完全には出来なかった。そのため高周波帯域に
おいて高周波素子が安定に動作するようなペルチェ素子
を使用する電子冷却素子を開発することが要望された。
［従来の技術］
第４０は高周波素子としてレーザダイオードを使用し、
ペルチェ素子により冷却する装置の斜視図を示す。第４
図において、■はレーザダイオード、２−１はレーザダ
イオード駆動用の金線、３はホトダイオードで発振強度
安定化用モニタとするもの、４はペルチェ素子による電
子冷却装置を全体的に示すもの、５はペルチェ素子、６
はペルチェ素子動作用電流端子、７は低温側部材、８は
高温側部材、９はレーザ光伝送用光ファイバを示す。
ペルチェ素子により冷却する装置の斜視図を示す。第４
図において、■はレーザダイオード、２−１はレーザダ
イオード駆動用の金線、３はホトダイオードで発振強度
安定化用モニタとするもの、４はペルチェ素子による電
子冷却装置を全体的に示すもの、５はペルチェ素子、６
はペルチェ素子動作用電流端子、７は低温側部材、８は
高温側部材、９はレーザ光伝送用光ファイバを示す。
また第５図は第４図に示す■の位置から電子冷却装置４
を眺め、且つレーザ部分の高周波帯動作素子を抽出して
示す矢視図である。
を眺め、且つレーザ部分の高周波帯動作素子を抽出して
示す矢視図である。
先ず、第４図に示すようにレーザダイオード１はレーザ
光発光素子として図示しない高周波電源から駆動され、
所定のレーザ光を発光している。
光発光素子として図示しない高周波電源から駆動され、
所定のレーザ光を発光している。
発光は光ファイバ９により図の左方に出力されるが、レ
ーザダイオード１の光ファイバ９と反対側においてホト
ダイオード３を設けて、レーザダイオードの発光強度を
モニタしている。したがってホトダイオードの近辺には
レーザダイオード１への発光強度制御回路を含む帰還回
路を設けている（図示省略）。第４図において１０と示
すパンケージはレーザダイオード１、電子冷却装置４を
全体的に包囲する導電製筐体であって、接地電位となっ
ている。そのため複数のブッシング１１に導線を挿入し
て、ブッシング１１を接地接続しているが、ブッシング
１１の成るものとパッケージ１０とは１２と示すガラス
封止端子で絶縁する。電子冷却装置４は、端子６からの
駆動電流により低温側部材７と接触して載置されている
半導体レーザダイオード１を冷却して、奪った熱は高温
側部材８の方へ流れて行く。一般に高信頼度の要求され
る半導体レーザダイオードは、その動作温度を一定（例
えば２５℃）に保つ必要がある。そして半導体レーザダ
イオードは光出力及び寿命がダイオードチップの温度に
強く依存している。そのため自己発熱及び周囲温度の上
昇によるチップの温度上昇を押さえるように、電子冷却
装置により温度を一定に保っている。
ーザダイオード１の光ファイバ９と反対側においてホト
ダイオード３を設けて、レーザダイオードの発光強度を
モニタしている。したがってホトダイオードの近辺には
レーザダイオード１への発光強度制御回路を含む帰還回
路を設けている（図示省略）。第４図において１０と示
すパンケージはレーザダイオード１、電子冷却装置４を
全体的に包囲する導電製筐体であって、接地電位となっ
ている。そのため複数のブッシング１１に導線を挿入し
て、ブッシング１１を接地接続しているが、ブッシング
１１の成るものとパッケージ１０とは１２と示すガラス
封止端子で絶縁する。電子冷却装置４は、端子６からの
駆動電流により低温側部材７と接触して載置されている
半導体レーザダイオード１を冷却して、奪った熱は高温
側部材８の方へ流れて行く。一般に高信頼度の要求され
る半導体レーザダイオードは、その動作温度を一定（例
えば２５℃）に保つ必要がある。そして半導体レーザダ
イオードは光出力及び寿命がダイオードチップの温度に
強く依存している。そのため自己発熱及び周囲温度の上
昇によるチップの温度上昇を押さえるように、電子冷却
装置により温度を一定に保っている。
次に第５図において６〜８は第４図と同様のものを示し
、細矢印は熱伝導方向を示す。第５図において、１３は
マイクロストリップ線路の一方の導体、１４は誘電体を
示す。１５は金属メンキ膜などで低温側部材７の例えば
セラミック材上に銅などを使用してメソギをしたもので
ある。半導体レーザダイオード１の一方端子はマイクロ
ストリップ線路の一方の導体１３から駆動され、他方端
子は金属メツキ膜１５と接触している。しかしダイオー
ド１の他方端子はパンケージ１０の低温側部材とは接触
していない。それはレーザダイオード１のような素子を
冷却するためには当然のことである。若し、低温側部材
７と直流的にも高周波的にも完全に導電接続されている
ときは、パンケージに放熱した熱を被冷却素子に戻すこ
とになるから、熱の閉ループが出来て冷却効果が低減さ
れてしまう。
、細矢印は熱伝導方向を示す。第５図において、１３は
マイクロストリップ線路の一方の導体、１４は誘電体を
示す。１５は金属メンキ膜などで低温側部材７の例えば
セラミック材上に銅などを使用してメソギをしたもので
ある。半導体レーザダイオード１の一方端子はマイクロ
ストリップ線路の一方の導体１３から駆動され、他方端
子は金属メツキ膜１５と接触している。しかしダイオー
ド１の他方端子はパンケージ１０の低温側部材とは接触
していない。それはレーザダイオード１のような素子を
冷却するためには当然のことである。若し、低温側部材
７と直流的にも高周波的にも完全に導電接続されている
ときは、パンケージに放熱した熱を被冷却素子に戻すこ
とになるから、熱の閉ループが出来て冷却効果が低減さ
れてしまう。
［発明が解決しようとする課題］
第４図の構成において、レーザ駆動用電気信号は、＆’
Ａ２−１とストリップ線路２−３とを介してレーザダイ
オード１に印加される。また線２−２を介してダイオー
ド１はパッケージ１０と接続される。このとき線路２−
３．線２−２とブッシング１１によるダイオード′１か
らパッケージ１０の接地点までの距離が長くなり、レー
ザダイオード駆動用の信号がＩＧＩＩｚ以上の高周波帯
域となったとき、それら導体は大きなインダクタンスを
有することとなる。
Ａ２−１とストリップ線路２−３とを介してレーザダイ
オード１に印加される。また線２−２を介してダイオー
ド１はパッケージ１０と接続される。このとき線路２−
３．線２−２とブッシング１１によるダイオード′１か
らパッケージ１０の接地点までの距離が長くなり、レー
ザダイオード駆動用の信号がＩＧＩＩｚ以上の高周波帯
域となったとき、それら導体は大きなインダクタンスを
有することとなる。
そのためこれらの導線または膜を使用する高周波伝送路
が、等価的に信号遮断フィルタとなり、信号が特定周波
数で伝送されないこととなる。例えばパッケージの接地
部（高温側部材）と低温側部材との間は２．５ ｐ Ｆ
程度の容量値を有しており（低温側部材の大きさが６ｍ
ｍＸ６ｍｍＸ２ｍｍとして１ＧＩＩｚの場合である）、
前記インダクタンスは２〜３ ｍ Ｈ程度の値を有し、
このため数ＧＨｚでＬＣ共振を起こす。
が、等価的に信号遮断フィルタとなり、信号が特定周波
数で伝送されないこととなる。例えばパッケージの接地
部（高温側部材）と低温側部材との間は２．５ ｐ Ｆ
程度の容量値を有しており（低温側部材の大きさが６ｍ
ｍＸ６ｍｍＸ２ｍｍとして１ＧＩＩｚの場合である）、
前記インダクタンスは２〜３ ｍ Ｈ程度の値を有し、
このため数ＧＨｚでＬＣ共振を起こす。
本発明の目的は前述の欠点を改善し、高周波素子を載置
し冷却装置により冷却している回路構成において、駆動
高周波に対し共振などを起こさずに低温側部材を高周波
的に接地させるようにした電子冷却装置を提供すること
にある。
し冷却装置により冷却している回路構成において、駆動
高周波に対し共振などを起こさずに低温側部材を高周波
的に接地させるようにした電子冷却装置を提供すること
にある。
［課題を解決するための手段］
第１図は本発明の原理構成を示す図である。第１図にお
いて、１は高周波素子例えば半導体レーザダイオード、
４はペルチェ素子を使用する電子冷却装置、７は低温側
部材、８は高温側部材、１６は高周波信号源、１７は高
周波素子に対する高周波信号の一方端子、１８は容量素
子を示す。
いて、１は高周波素子例えば半導体レーザダイオード、
４はペルチェ素子を使用する電子冷却装置、７は低温側
部材、８は高温側部材、１６は高周波信号源、１７は高
周波素子に対する高周波信号の一方端子、１８は容量素
子を示す。
高周波素子１を載置し、人力高周波信号の一方端子１７
に接続される低温側部材７と、前記信号の基準電位とな
る高温側部材８とでペルチェ素子を挟み込んで構成する
ペルチェ素子を使用する電子冷却装置において、本発明
は下記の構成としている。即ち、 前記低温側部材７と高温側部材８間に、熱伝導率の低い
材料を使用した容量素子１８を接続したことで構成する
。
に接続される低温側部材７と、前記信号の基準電位とな
る高温側部材８とでペルチェ素子を挟み込んで構成する
ペルチェ素子を使用する電子冷却装置において、本発明
は下記の構成としている。即ち、 前記低温側部材７と高温側部材８間に、熱伝導率の低い
材料を使用した容量素子１８を接続したことで構成する
。
［作用］
第１図の構成において、電子冷却装置４により冷却され
ている高周波素子１が、信号源１６から駆動されている
とき、信号源工６の一方の端子１７は高周波素子１にと
って低温側部材７と同電位となっていて、高周波的には
接地より浮いている。
ている高周波素子１が、信号源１６から駆動されている
とき、信号源工６の一方の端子１７は高周波素子１にと
って低温側部材７と同電位となっていて、高周波的には
接地より浮いている。
容量素子１８は冷却装置における低温側部材７と高温側
部材８とを接続するもので、両者間を高周波的に短絡す
ると共に熱伝導率は非常に低い。高温側部材８の電位は
完全な接地電位であるから、低温側部材の電位は高周波
信号に対して基準電位となる。そのため高周波信号は素
子１に対し、フィルタとなる部材を介することなく印加
されるので、安定に能率良く駆動できる。また、低温側
部材７からの熱は高温側部材８に対し、従来と同様にペ
ルチェ素子のみにより伝導するので、冷却装置としての
能力低下は起こらない。
部材８とを接続するもので、両者間を高周波的に短絡す
ると共に熱伝導率は非常に低い。高温側部材８の電位は
完全な接地電位であるから、低温側部材の電位は高周波
信号に対して基準電位となる。そのため高周波信号は素
子１に対し、フィルタとなる部材を介することなく印加
されるので、安定に能率良く駆動できる。また、低温側
部材７からの熱は高温側部材８に対し、従来と同様にペ
ルチェ素子のみにより伝導するので、冷却装置としての
能力低下は起こらない。
［実施例］
容量素子１８の値は前述の大きさの部材を使用したとき
、数百ｐＦ（数ＧＨｚ帯）乃至１μＦ（数Ｍ ｌｌｚ帯
）が良いことを実験により確かめた。容量素子の電極間
の長さは使用波長の２以下とすることが望ましい。
、数百ｐＦ（数ＧＨｚ帯）乃至１μＦ（数Ｍ ｌｌｚ帯
）が良いことを実験により確かめた。容量素子の電極間
の長さは使用波長の２以下とすることが望ましい。
第２図以下に容量素子と低温側部材・高温側部材との接
続例のみを示す。第２図Ａは、電子冷却装置４の側方に
容量素子１８を付けた基本構成を示す。第２図Ｂは電子
冷却装置４を中空に構成し、中空部分に容量素子１８を
内在させた例を示す。
続例のみを示す。第２図Ａは、電子冷却装置４の側方に
容量素子１８を付けた基本構成を示す。第２図Ｂは電子
冷却装置４を中空に構成し、中空部分に容量素子１８を
内在させた例を示す。
第２図Ｃは接地導体部に段差を付け、容量素子１８を水
平に置き、一方の端子を低温部材と接触している。第２
図りは容量素子を２個使用した場合を示している。各々
の場合の動作・効果は同様である。
平に置き、一方の端子を低温部材と接触している。第２
図りは容量素子を２個使用した場合を示している。各々
の場合の動作・効果は同様である。
勿論、これらを組合せた場合も同様である。
第３図は他の実施例の構成を示す側面図である。
低温側部材・高温側部材は高誘電体材料を用いて前述の
ペルチェ素子を挟み込んで電子冷却装置を構成したもの
である。この場合、前記に示した容量値を持つように基
板材料及び厚みが設計されている。
ペルチェ素子を挟み込んで電子冷却装置を構成したもの
である。この場合、前記に示した容量値を持つように基
板材料及び厚みが設計されている。
［発明の効果］
このようにして本発明によると、電子冷却装置により冷
却されながら動作している高周波素子に対し、駆動用高
周波信号は、信号源端子の一方を基準電位とするための
容量素子を使用しているため、印加される信号が殆ど減
衰されることなく且つ安定である。そのため広帯域特性
が得られ、また高周波素子の動作が良好になるから装置
の信頼性が高くなる。そして冷却装置の冷却効果にも従
来と同様の性能が得られる。
却されながら動作している高周波素子に対し、駆動用高
周波信号は、信号源端子の一方を基準電位とするための
容量素子を使用しているため、印加される信号が殆ど減
衰されることなく且つ安定である。そのため広帯域特性
が得られ、また高周波素子の動作が良好になるから装置
の信頼性が高くなる。そして冷却装置の冷却効果にも従
来と同様の性能が得られる。
第１図は本発明の原理構成を示す図、
第２図Ａ〜Ｄは本発明の実施例の構成を示す図、第３図
は本発明の他の実施例の構成を示す図、第４図は従来の
電子冷却装置の斜視図、第５図は第４図の一部抽出図で
ある。 １−・高周波素子（半導体レーザダイオード）４−・−
ペルチェ素子を使用する電子 ７−低温側部材 ８−・ 高温側部材 ６・−高周波信号源 ７・・一端子 ８−容量素子
は本発明の他の実施例の構成を示す図、第４図は従来の
電子冷却装置の斜視図、第５図は第４図の一部抽出図で
ある。 １−・高周波素子（半導体レーザダイオード）４−・−
ペルチェ素子を使用する電子 ７−低温側部材 ８−・ 高温側部材 ６・−高周波信号源 ７・・一端子 ８−容量素子
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 高周波素子（１）を載置し、入力高周波信号の一方端
子（１７）に接続される低温側部材（７）と、前記信号
の基準電位となる高温側部材（８）とでペルチェ素子を
挟み込んで構成するペルチェ素子を使用する電子冷却装
置において、 前記低温側部材（７）と高温側部材（８）間に、熱伝導
率の低い材料を使用した容量素子（１８）を接続したこ
と を特徴とする電子冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63210938A JP2868089B2 (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | 電子冷却装置及び該冷却装置により冷却される素子を塔載した半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63210938A JP2868089B2 (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | 電子冷却装置及び該冷却装置により冷却される素子を塔載した半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0258855A true JPH0258855A (ja) | 1990-02-28 |
| JP2868089B2 JP2868089B2 (ja) | 1999-03-10 |
Family
ID=16597572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63210938A Expired - Lifetime JP2868089B2 (ja) | 1988-08-25 | 1988-08-25 | 電子冷却装置及び該冷却装置により冷却される素子を塔載した半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2868089B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07273407A (ja) * | 1995-04-26 | 1995-10-20 | Sony Corp | ワイヤボンド対応ペルチェ素子 |
| JP2021125539A (ja) * | 2020-02-04 | 2021-08-30 | 古河電気工業株式会社 | 光学装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS622254U (ja) * | 1985-06-20 | 1987-01-08 |
-
1988
- 1988-08-25 JP JP63210938A patent/JP2868089B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS622254U (ja) * | 1985-06-20 | 1987-01-08 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07273407A (ja) * | 1995-04-26 | 1995-10-20 | Sony Corp | ワイヤボンド対応ペルチェ素子 |
| JP2021125539A (ja) * | 2020-02-04 | 2021-08-30 | 古河電気工業株式会社 | 光学装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2868089B2 (ja) | 1999-03-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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