JPH0719932B2 - レーザダイオードモジュール - Google Patents

レーザダイオードモジュール

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JPH0719932B2
JPH0719932B2 JP9258289A JP9258289A JPH0719932B2 JP H0719932 B2 JPH0719932 B2 JP H0719932B2 JP 9258289 A JP9258289 A JP 9258289A JP 9258289 A JP9258289 A JP 9258289A JP H0719932 B2 JPH0719932 B2 JP H0719932B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は,電子部品,特に発光素子と光ファイバを有
する光通信用の電子部品に関するものである。
〔従来の技術〕
光通信用光源の一つとして,レーザダイオードモジュー
ル(以下LDモジュールという。)が使用されている。
第3図は,例えば昭和63年電子情報通信学会秋期全国大
会予稿C−215にに記載されている従来のLDモジュール
を示す断面図であり,図において,(1)はレーザダイ
オード(以下LDという),(2)はこのLDからの出射光
をコリメートビームとする第1のレンズ,(3)はこの
LDからの出射光は通過するが逆にLDへ入射しようとする
光は遮断する光アイソレータ,(4)は上記光アイソレ
ータの通過光を集光する第2のレンズ,(5)は,上記
第2のレンズによる集光ビームを伝播させるシングルモ
ードファイバ,(6)は上記LDからの背面出射光を受光
するモニタ用フォトダイオード,(7)は上記LD,第1
のレンズ,モニタ用フォトダイオードを保持するチップ
キャリア,(8)は上記チップキャリアの温度を検知す
るためのサーミスタ,(9)は上記チップキャリアの温
度をコントロールするペルチェ素子,(10)は上記LD等
の素子を気密封じするパッケージである。
次に動作について説明する。LD(1)によって出射され
たレーザビームは,第1のレンズ(2),光アイソレー
タ(3),第2のレンズ(4)を通って,シングルモー
ドファイバ(5)の伝播光となる。この伝播光出力は,
これとほぼ比例するLD(1)からの背面光をモニタ用フ
ォトダイオードで受光することによりモニタされる。ま
た,LD(1)からの出射光はLDの温度に依存するため,
温度検出用のサーミスタ(8)と温度コントロール用の
ペルチェ素子(9)によりLDの温度を制御できるように
なっている。LD(1)等の素子を気密封じしているの
が,パッケージ(10)である。
次に,LD(1)等を保持するチップキャリア(7)につ
いて,より詳細に説明する。第3図に示されるLDモジュ
ールが,しばしば,2.4ギガビット以上の高速のディジタ
ル光通信や,1GHz以上のマイクロ波光伝送用光源として
用いられるが,この時に重要なのが,LD(1)への給電
系である。第4図に,このような用途に適したLDへの給
電系を持つチップキャリアの模式図を示す。第4図にお
いて,(1)はLD,(13)はLDを搭載するサブマウン
ト,(14)はサブマウントを固定するヒートシンク,
(15)は上記ヒートシンク(14)にろう付けされたセラ
ミック基板,(16)は上記セラミック基板上に形成され
たAuのパターン,(17)はLD(1)とAuのパターン(1
6)の間を電気的に接続するボンディングワイヤであ
る。なお,第3図に示されていたモニタ用フォトダイオ
ード等は省略してある。
サブマウント(13)及び,ヒートシンク(14)は,Auメ
タライズ等の手段により導電性を持たせてあり,LDへの
給電は,Auのパターン(16)とヒートシンク(14)の間
に電流を流すことにより実現される。このとき,Auのパ
ターン(16)と,ヒートシンク(14)により,マイクロ
・ストリップ線路が形成されるため,チップキャリアへ
の給電系の特性インピーダンスをチップキャリア上に形
成されたマイクロ・ストリップ線路の特性インピーダン
スと整合させることにより,LDへの給電系の寄生インダ
クタンス,寄生キャパシタンスの影響を除去することが
できる。この構造を持つチップキャリアを内蔵すること
により,LDモジュールとしての高周波特性も改善され
る。しかるに,上記チップキャリア上に形成されたマイ
クロ・ストリップ線路の特性インピーダンスとしては,
材質上の制約等があり,25〜75Ω程度の値しか現実的で
はない。したがってインピーダンスが数Ω程度であるLD
と,上記マイクロ・ストリップ線路との間には,当然イ
ンピーダンス整合による信号の反射がおきる。
このような信号の反射を防ぐ手段として,抵抗体を用い
る方法が一般的に使われている。第5図や第6図は,そ
の具体例として容易に類推されるものである。
第5図は,Auのパターン(16)の一部が薄膜抵抗体(1
8)になっていることを除けば,第4図に示すものと同
じ構成となっている。このような構成をとることにより
抵抗体(18)とLD(1)のインピーダンスの和と,パタ
ーン(16)の特性インピーダンスをほぼ合わせることに
より,第4図に示すチップキャリアにおいて発生してい
たインピーダンス不整合の問題をなくすことができる。
第6図は,第5図における抵抗体(18)の代わりに,レ
ジスタチップ(19)が半田付けされているものであり,
そのことを除けば,第5図と第6図は同一の構造となっ
ている。
〔発明が解決しようとする課題〕
LDモジュールの高周波特性を向上させるためにLDへの給
電系を考慮した第5図のような実施例においては,抵抗
体の消費電力がLDの消費電力と比較して大きなものとな
り,第3図に示すLDモジュールに用いた時には,チップ
キャリア(7)を冷却するために余分な電力が必要であ
るという課題があった。また,当然のことながら,この
ようなLDモジュールを通信用として用いるためには,LD
ドライブ回路として,より高出力のものを用いる必要が
あった。
上記のような理由から,マイクロ波等の高周波信号でLD
を直接変調するような場合には,LDへ直列に抵抗体を配
置したLDモジュールが適しており,また,それ以下の周
波数を扱う場合には,消費電力の点から抵抗体を内蔵し
ていないLDモジュールが適している。
第6図に示すチップキャリアは,このような2つの目的
に対応できると思われるものであり,レジスタ(19)の
代わりに導電体を用いることにより,消費電力の小さい
LDモジュールを提供することができる。しかし,レジス
タチップ半田付け部の寄生容量が無視できず,周波数特
性が制限されるという課題があった。
本発明の目的は,LDへ入力電気信号のLDモジュールから
の反射を防ぐために,LDへ直列に抵抗体を配置したLDモ
ジュールと,消費電力を低減を優先させて抵抗体を内蔵
していないLDモジュールと共に,共通して用いることが
できるチップキャリアを得るということにある。
〔課題を解決するための手段〕
この発明におけるLDモジュールは,LDモジュールに内蔵
されるチップキャリアとして,マイクロストリップ線路
と薄膜による蒸着抵抗体と,その抵抗体をショートすべ
く配線されたワイヤを持つものを用いている。
この発明におけるLDモジュールは,LDモジュールに内蔵
されるチップキャリアとして,マイクロストリップ線路
と,薄膜による蒸着抵抗体と,その抵抗体をショートす
べく配線されたワイヤを持つものを用いているため,例
えば低周波数で用いるLDモジュールには,チップキャリ
アをそのまま内蔵することにより,LDへの直列抵抗はな
いものとして扱うことができ,LDと抵抗体が直列に接線
されたものと比較して消費電力が少ない。また,マイク
ロ波帯等の高周波で用いるLDモジュールには,抵抗体を
ショートさせているワイヤを切断したチップキャリアを
用いることにより,LDへの給電線路の特性インピーダン
スと,LD及び抵抗体で形成される部分のインピーダンス
を整合させることができ,高周波信号でLDを直接変調す
るのに適したLDモジュールとなる。このように両立しな
い目的に対して,同一のチップキャリアを用いることが
できる。
〔実施例〕
以下,この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において,(1)はLD,(5)は上記LD(1)からの
出射光を伝播させるシングルモードファイバ,(6)は
上記LDからの背面出射光を受光するモニタ用フォトダイ
オード,(14)は上記LD及びモニタ用フォトダイオード
を保持するヒートシンク,(15)は上記ヒートシンク
(14)によりろう付けされたセラミック基板,(16)は
上記セラミック基板(15)上に形成されたAuのパター
ン,(17)はLD(1)とAuのパターン(16)の間を電気
的に接続するボンディングワイヤ,(18)はAuのパター
ン(16)の一部分に挿入された薄膜抵抗体,(20)は上
記薄膜抵抗体(18)をショートすべく配線された第2の
ボンディングワイヤ,(21)は上記Auのパターン(16)
に接続された第2のセラミック基板,(22)は上記第2
のセラミック基板上に形成された第2のAuのパターン,
(23)は上記Auのパターン(16)と,上記第2のAuのパ
ターン(22)を接続する第3のボンディングワイヤ,
(8)は上記ヒートシンクの温度を検知するためのサー
ミスタ,(9)は上記ヒートシンクの温度をコントロー
ルするペルチェ素子,(10)は上記LD等の素子を気密封
じするパッケージ,(24)は上記パッケージを貫通する
電極ピン,(25)は上記パッケージを貫通した上記光フ
ァイバ(5)をヒートシンク(14)上に固定するファイ
バ固定部材である。
次に動作について説明する。LD(1)によって出射され
たレーザビームは,シングルモードファイバ(5)の伝
播光となる。この伝播光出力はこれとほぼ比例するLD
(1)からの背面光をモニタ用フォトダイオードで受光
することによりモニタされる。また,LD(1)からの出
射光はLDの温度に依存するため,温度検出のサーミスタ
(8)と温度コントロール用のペルチェ素子(9)によ
り,LDの温度を制御できるようになっている。LD(1)
等の素子を気密封じしているのが,パッケージ(10)で
ある。
次にLD(1)への給電系について説明する。先ず,第1
図のモジュールを図示されたまま用いた場合には,電極
ピン(24)とLD(1)との間に抵抗体の介在しない,し
たがって低消費電力のLDモジュールとなる。LD(1)の
アノード端子はヒートシンク(14)に接続されている。
第2のセラミック基板(21)の裏面は全面にAuメタライ
ズが施されており,このメタライズ面と,パッケージ
(10)及びヒートシンク(14)がハンダ付けにより接続
されている。つまり,LDのアノード端子はパッケージへ
短絡されている。一方LD(1)のカソード端子はボンデ
ィングワイヤ(17),第2のボンディングワイヤ(2
0),Auのパターン(16),第3のボンディングワイヤ
(23),第2図のAuのパターン(22)を通して,電極ピ
ン(24)へ接続されている。したがって,電極ピン(2
4)とパッケージ(10)との間に電流を流すことによりL
D(1)に給電される。
この場合,抵抗体(18)には電流が流れないため,抵抗
体(18)での余分な電力消費はない。また高周波入力を
考えた場合にも,LD(1)の近傍までマイクロストリッ
プ線路で給電されるため,線路の特性インピーダンスが
統一されている場合には,線路の寄生インダクタンス
や,寄生キャパシタンスの影響を除去できる。ただし,L
D(1)のインピーダンスは数Ω程度であり,25〜75Ω程
度の特性インピーダンスである線路との間のインピーダ
ンス不整合は避けられない。したがってマイクロ波等の
高周波伝送には不向きである。
このような場合には,第2のボンディングワイヤ(20)
をピンセット等で切断してやるとよい。そうすることに
より,入力インピーダンスは,薄膜抵抗体(18)とLD
(1)のインピーダンスの和となり,給電線路とのイン
ピーダンス整合をとることが可能となる。すなわち,マ
イクロ波等の高周波伝送に適したLDモジュールとなる。
つまり,第2のボンディングワイヤを接続しておくか,
切断するかにより,LDモジュールの適用分野を変えるこ
とができる。
第2図には,チップキャリア部分の拡大図を示す。図に
おいて,(1)はLD,(13)はLD(1)を搭載するサブ
マウント,(14)はサブマウントを固定するヒートシン
ク,(15)はヒートシンク(14)にろう付けされたセラ
ミック基板,(16)は上記セラミック基板上に形成され
たAuのパターン,(17)はLD(1)とAuのパターン(1
6)の間を電気的に接続するボンディングワイヤ,(1
8)はAuのパターン(16)の位置部分に挿入された薄膜
抵抗体,(20)は薄膜抵抗体(18)をショートすべく配
線された第2のボンディングワイヤ,(21)はAuのパタ
ーン(16)に接続された第2のセラミック基板,(22)
は第2のセラミック基板上に形成された第2のAuのパタ
ーン,(23)はAuのパターン(16)と,第2のAuのパタ
ーン(22)を接続するボンディングワイヤである。LD
(1)への給電に関係のない素子等については省略して
ある。
なお,上記実施例では抵抗体(18)として薄膜抵抗体を
使用したものを示したが,厚膜の抵抗体を使用しても同
一の効果が期待される。
また,抵抗体(18)は1つのものを示したが,複数の抵
抗体とワイヤで構成されていても同様の効果を奏する。
また,第2のボンディングワイヤ(20)として1本のも
のを示したが,高周波特性及び信頼性を向上させるため
に,複数のワイヤやAuのリボンを用いてもよい。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば,LDモジュールに用いる
チップキャリアとして,マイクロ・ストリップ線路と薄
膜による蒸着抵抗体とその抵抗体をショートすべく配線
されたワイヤを持つものを用いているため,マイクロ波
等の高周波伝送に適したLDモジュールと,低消費電力の
LDモジュールを同一のチップキャリアで得られる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるLDモジュールを示す
斜視図,第2図は同じくLDモジュールのLD給電部示す斜
視図,第3図は従来のLDモジュールを示す断面図,第4
図は従来のLDモジュールのチップキャリアの一例を示す
斜視図,第5図は従来のLDモジュールのチップキャリア
の他の一例を示す斜視図,第6図は従来のLDモジュール
のチップキャリアの他の一例を示す斜視図である。 (1)はレーザダイオード,(5)はシグルモードファ
イバ,(14)はヒートシンク,(15)はセラミック基
板,(18)は抵抗体,(20)は第2のボンディングワイ
ヤである。 なお,図中,同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザダイオードと上記レーザダイオード
    を保持するヒートシンクと,上記ヒートシンク上に固定
    された誘電体基板と,上記誘電体基板上に蒸着等の手段
    により形成された抵抗体と,上記抵抗体を短絡すべく配
    線されたワイヤ等の導電体と,上記レーザダイオードか
    らの光を伝播させる光ファイバとを備えたことを特徴と
    するレーザダイオードモジュール。
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EP0961372B1 (de) * 1998-05-26 2002-07-10 Infineon Technologies AG Hochfrequenz-Lasermodul und Verfahren zur Herstellung desselben
JP2003023239A (ja) 2001-07-05 2003-01-24 Sumitomo Electric Ind Ltd 回路基板とその製造方法及び高出力モジュール
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