JPH10300988A

JPH10300988A - 光モジュール

Info

Publication number: JPH10300988A
Application number: JP10452497A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Fukuzaki; 郁夫福崎
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1997-04-22
Filing date: 1997-04-22
Publication date: 1998-11-13

Abstract

(57)【要約】【課題】金属板非搭載面に突起する部品をなくし、光
モジュールのケース高さ寸法を小さくできると同時に、
電子冷却器の高さ寸法を大きくすることができる光モジ
ュールを提供する。【解決手段】上下に貫通した複数の電極部１２３を有
する金属板１０７にレーザダイオードを搭載し、電子冷
却器１１２の上面を構成しているセラミック基板１１５
をコの字型に形成して中央部に空間部１１５Ａを設け、
この空間部１１５Ａのペルチェ素子１１７をなくし、前
記レーザダイオードが前記空間部１１５Ａに配置され、
ケース外部に固定される光ファイバ方向に前記レーザダ
イオードが向くように、前記電子冷却器１１２のコの字
型のセラミック基板１１６上に熱伝導性接着剤により、
前記金属板１０７を固定するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光電変換素子と、
光ファイバとを光学的に結合させる光モジュールに係
り、特に、光電変換素子から発生する熱を冷却する機
能、光電変換素子を一定温度にするため加熱、冷却する
機能を有する電子冷却器を備えた光モジュールに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】光通信装置は、発光素子や受光素子等の
光電変換素子と光ファイバとを光学的に結合させる構造
を有した光モジュールが必要とされ、その実用化が図ら
れている。その一例として、光電変換素子から発生する
熱を冷却するための電子冷却器を備えたものがある。

【０００３】図８はかかる従来の光モジュールの断面
図、図９はその光モジュールの電子冷却器の平面図、図
１０はその電子冷却器の断面図である。これらの図にお
いて、１は発光素子としてのレーザダイオード（以下、
ＬＤと略す）、２はＬＤ１を半田で固定し、そのＬＤ１
の発熱を放熱するヒートシンク、３はヒートシンク２を
半田で固定したＬＤヘッダ、４はＬＤ１の出力をモニタ
する受光素子であるモニタフォトダイオード（以下、モ
ニタＰＤと略す）である。

【０００４】また、５はモニタＰＤ４を半田で固定した
ＰＤヘッダ、６は温度検出用手段としてのサーミスタ抵
抗（以下、サーミスタと略す）、７は金属板で、表面に
前記のＬＤヘッダ３、ＰＤヘッダ５、サーミスタ６が放
熱のため半田固定等で取り付けられている。８はＬＤ１
の出力光を集光するレンズであり、金属ホルダを有して
おり、レンズ８とＬＤ１の光軸調整後、ＹＡＧレーザ等
で金属板７に溶接固定されている。

【０００５】更に、９はＬＤ１から発生する熱を冷却す
るための電子冷却器であり、図９及び図１０に示すよう
に、互いの対向面にメタライズパターン１０，１１を施
したセラミック基板１２，１３と、この間にメタライズ
パターン１０，１１に沿って挟まれた、冷却用のペルチ
ェ効果（通電すると素子の上下端面に温度差を生じる）
を有する半導体（以下、ペルチェ素子と略す）１４とで
構成されている。

【０００６】ここで、セラミック基板１２，１３とペル
チェ素子１４は、熱伝導性を良好にするため、半田で固
定されている。セラミック基板１２，１３のメタライズ
パターン１０，１１には、軟銅等で形成された通電用リ
ード線１５，１６が半田で固定されている。セラミック
基板１３は金属板７の裏面に半田固定され、セラミック
基板１２は、ケース１７に半田で固定されている。

【０００７】セラミック基板１２，１３にはＡｌ₂Ｏ₃
やＡｌＮ等が用いられ、メタライズパターン１０，１１
にはＡｕ等が用いられている。ケース１７は一端に透孔
が形成され、バタフライ型の構造で底面が平板なため、
電子冷却器９の高温側からの熱を外部に伝導する構造と
なっている。ＬＤヘッダ３、ＰＤヘッダ５、サーミスタ
６、レンズ８を取り付けた金属板７が、電子冷却器９と
一体にケース１７に収納し固定され、保護されている。

【０００８】また、ケース１７内面の所定高さにセラミ
ック端子部１８が形成され、このセラミック端子部１８
に設けられたＡｕ等のメタライズパターンとＬＤヘッダ
３、ＰＤヘッダ５、サーミスタ６がワイヤボンディング
等で電気的に結線され、電子冷却器９のリード線１５，
１６が半田固定により電気的に接続されている。カバー
１９はケース１７の内部を窒素ガス等で充填後、ケース
１７の上面開放部を塞ぐようにケース１７にシーム溶接
固定されている。２０はフェルール、２１は光ファイ
バ、２２はスリーブであり、光ファイバ２１の端部はフ
ェルール２０の中心部に固定保持されており、このフェ
ルール２０は、スリーブ２２内に挿入されている。光フ
ァイバ２１をＬＤ１及びレンズ８に対して光軸調整した
後、フェルール２０とスリーブ２２がＹＡＧレーザ等で
溶接固定され、スリーブ２２は、ケース１７にＹＡＧレ
ーザ等で溶接固定される。ＬＤ１からの出力光はレンズ
８で集束され、この集束ビームの焦点位置に光軸調整さ
れた光ファイバ２１の端面に照射され、光ファイバ２１
に光結合される。

【０００９】また、ＬＤ１は通電による光出力時に、レ
ンズ８と逆側端面からも光出力する。これをモニタＰＤ
４で受光することにより、ＬＤ１の出力パワーをモニタ
することができる。この光結合時に、ＬＤ１から発生し
た熱がヒートシンク２及びＬＤヘッダ３を介して金属板
７に伝達され、金属板７が一定の温度に達したことがサ
ーミスタ６により検出されると、その検出信号をもとに
電子冷却器９に通電され、ペルチェ素子１４により金属
板７が冷却され、したがって、ＬＤ１が冷却される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の光モジュールの構造では、以下の問題がある。
電子冷却器９の上部に金属板７を固定し、その上部にＬ
Ｄヘッダ３、ＬＤ１、レンズ８等を固定しており、ケー
ス１７内の実装高さは、金属板７の厚み、金属板７搭載
面に固定された突起部品の高さ、電子冷却器９の高さの
加算で決定される。

【００１１】ところが、ケース１７には装置実装による
高さ制限があり、ケース１７内に収納するには、金属板
搭載面に固定された突起部品の高さを低くできない場
合、金属板７の厚みや電子冷却器９の高さを低くする必
要があった。電子冷却器９の高さを低くすることは、ペ
ルチェ素子１４の高さを低くすることとなり、素子自身
のジュール熱発生、高温側からの熱伝導により、冷却能
力が低下する。

【００１２】また、環境温度が高くなり、設定された冷
却温度との差が大きくなると、ペルチェ素子１４への通
電電流が増加して、ジュール熱増加により冷却限界がさ
らに低下する。このような状況からケース１７の高さ寸
法を低くすることは難しく、小型化が困難であるという
問題があった。また、電子冷却器９の冷却能力が制限さ
れると、環境温度が高くなった場合に、金属板７の冷却
設定温度を低くできないという問題が発生し、使用可能
な環境温度も高く設定できないといった問題が発生して
いた。

【００１３】さらに、金属板７の冷却設定温度が高いと
いうことは、ＬＤ１の温度が高い状態になり、長期信頼
性を悪化させるという問題にも関係していた。本発明
は、上記問題点を除去し、金属板非搭載面に突起する部
品をなくし、光モジュールのケース高さ寸法の小型化を
図ると同時に、電子冷却器の高さ寸法を大きくすること
ができる光モジュールを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、〔１〕ケース内に光電変換素子、レンズ、及びメタライ
ズパターンを有する一対のセラミック基板と、この一対
のセラミック基板間に挟まれた半導体ペルチェ素子を具
備し、前記光電変換素子から発生する熱を冷却する電子
冷却器を固定すると共に、前記光電変換素子及び前記電
子冷却器を前記ケース内に設けられた端子部に電気的に
接続し、前記ケースの外部に前記光電変換素子と前記レ
ンズを介して光学的に結合される光ファイバを固定した
光モジュールにおいて、上下に貫通した複数の電極部
（１２３）を有する金属板（１０７）に前記光電変換素
子（１０１）を搭載し、前記電子冷却器（１１２）の上
面を構成しているセラミック基板（１１５）をコの字型
に形成して中央部に空間部（１１５Ａ）を設け、この空
間部（１１５Ａ）のペルチェ素子（１１７）をなくし、
前記光電変換素子（１０１）が前記空間部（１１５Ａ）
に配置され、前記ケース（１２０）の外部に固定される
光ファイバ（１２６）方向に前記光電変換素子（１０
１）が向くように、前記電子冷却器（１１２）のコの字
型のセラミック基板（１１５）上に熱伝導性接着剤によ
り、前記金属板（１０７）を固定するようにしたもので
ある。

【００１５】このように、電子冷却器（１１２）上面の
セラミック基板（１１５）がコの字となるように中央部
に空間部（１１５Ａ）を設ける形状とし、金属板（１０
７）に搭載したＬＤヘッダ（１０３）とＰＤヘッダ（１
０５）を、その中央部の空間部（１１５Ａ）に入るよう
に上下反転させて金属板（１０７）の搭載面（１０８）
を前記コの字型のセラミック基板（１１５）上面に固定
するようにしたので、金属板（１０７）の非搭載面（１
２２）に突起する部品がなくなり、光モジュールのケー
ス（１２０）高さ寸法を小さくできると同時に、ペルチ
ェ素子（１１７）の高さ寸法を大きくすることができ
る。

【００１６】〔２〕ケース内に光電変換素子、レンズ、
及びメタライズパターンを有する一対のセラミック基板
と、この一対のセラミック基板間に挟まれた半導体ペル
チェ素子を具備し、前記光電変換素子から発生する熱を
冷却する電子冷却器を固定すると共に、前記光電変換素
子及び前記電子冷却器を前記ケース内に設けられた端子
部に電気的に接続し、前記ケースの外部に前記光電変換
素子と前記レンズを介して光学的に結合される光ファイ
バを固定した光モジュールにおいて、上下に貫通した複
数の電極部（２０７，２０８）を有する金属板（２０
５）に前記光電変換素子（２０１）を搭載し、前記電子
冷却器（２１３）の上面を構成しているセラミック基板
を平行な２分されたセラミック基板（２１７−１，２１
７−２）として、中央部に空間部（２１８）を設け、こ
の空間部（２１８）のペルチェ素子（２１９）をなく
し、前記光電変換素子（２０１）が前記空間部（２１
８）に配置され、前記ケース（２２２）外部に固定され
る光ファイバ方向に前記光電変換素子（２０１）が向く
ように、前記電子冷却器（２１３）の平行な２分された
セラミック基板（２１７−１，２１７−２）上に熱伝導
性接着剤により、前記金属板（２０５）を固定するよう
にしたものである。

【００１７】このように、電子冷却器（２１３）上面の
セラミック基板を平行な２分されたセラミック基板（２
１７−１，２１７−２）として、中央部に空間部（２１
８）を設け、この空間部（２１８）のペルチェ素子（２
１９）をなくし、金属板（２０５）に搭載したＴＷＡヘ
ッダ（２０３）とサーミスタ（２０４）が、その空間部
（２１８）に入るように上下反転させて金属板（２０
５）の搭載面（２０６）と電子冷却器（２１３）の２分
されたセラミック基板（２１７−１，２１７−２）の上
面に固定するようにしたので、金属板（２０５）の非搭
載面（２２４）に突起する部品がなくなり、光モジュー
ルのケース高さ寸法を小さくできると同時に、ペルチェ
素子（２１９）の高さ寸法を大きくすることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の
第１実施例を示す光モジュールの断面図、図２はその光
モジュールの金属板の斜視図、図３はその金属板上の搭
載図、図４はその光モジュールの内部の電子冷却器と組
み立て説明図である。

【００１９】これらの図において、１０１は光電変換素
子としてのレーザダイオード（以下、ＬＤと略す）、１
０２はＬＤ１０１を半田で固定し、ＬＤ１０１の発熱を
放熱するヒートシンク、１０３はヒートシンク１０２を
半田で固定したＬＤヘッダである。１０４はＬＤ１０１
の出力をモニタする受光素子であるモニタＰＤ、１０５
はモニタＰＤ１０４を半田で固定したＰＤヘッダ、１０
６は温度検出用手段としてのサーミスタである。

【００２０】また、１０７は金属板であり、図２に示す
ように、上下に電気的に貫通した電極部１２３を有して
いる。そして、ＬＤヘッダ１０３、ＰＤヘッダ１０５、
サーミスタ１０６は、図３に示すように金属板１０７の
搭載面１０８に半田で固定され、金属板搭載面の電極部
１０９，１１０とワイヤボンディングで所定の位置に電
気的に結線するようにしている。

【００２１】１１１はＬＤ１０１の出力光を集光するレ
ンズであり、金属ホルダを有しており、レンズ１１１と
ＬＤ１０１の光軸調整後、ＹＡＧレーザで、図３に示す
ように金属板１０７の搭載面１０８に溶接固定されてい
る。１１２はＬＤ１０１から発生する熱を冷却するため
の電子冷却器であり、図４に示すように、互いの対向面
にメタライズパターン１１３，１１４を施したセラミッ
ク基板１１５，１１６と、この間にメタライズパターン
１１３，１１４に沿って挟まれた、冷却用のペルチェ素
子１１７とで構成されている。セラミック基板１１５，
１１６とペルチェ素子１１７は、熱伝導性を良好にする
ため、半田で固定されている。セラミック基板１１５，
１１６のメタライズパターン１１３，１１４には、軟銅
で形成された通電用リード線１１８，１１９が半田で固
定されている。

【００２２】また、図４に示すように、セラミック基板
１１６は、平板であり、セラミック基板１１５は「コ」
の字型に形成され、中央が空間部１１５Ａを有してい
る。金属板１０７の搭載面１０８に固定されたＬＤヘッ
ダ１０３、ＰＤヘッダ１０５、サーミスタ１０６が、セ
ラミック基板１１５の中央の空間部１１５Ａに入り、レ
ンズ１１１が開放部に向くように、図４に示すように、
上下反転させ、金属板１０７の搭載面１０８と電子冷却
器１１２の「コ」の字型セラミック基板１１５とが半田
で固定される。

【００２３】セラミック基板１１６はケース１２０に半
田で固定されている。なお、セラミック基板１１５，１
１６にはＡｌ₂Ｏ₃が用いられ、メタライズパターン１
１３，１１４にはＡｕが用いられている。ケース１２０
には一端に透孔が形成され、バタフライ型の構造で底面
が平板なため、電子冷却器１１２の高温側からの熱を外
部に伝導する構造となっている。

【００２４】また、ＬＤヘッダ１０３、ＰＤヘッダ１０
５、サーミスタ１０６、レンズ１１１を取り付けた金属
板１０７が、電子冷却器１１２と一体にケース１２０に
収納固定され、保護されている。ケース１２０内面の所
定高さに形成されたセラミック端子部１２１に設けられ
たＡｕのメタライズパターンと、金属板非搭載面の電極
部１２３とは、ワイヤボンディングで所定の位置に電気
的結線することにより、ケース１２０のセラミック端子
部１２１とＬＤヘッダ１０３、ＰＤヘッダ１０５、サー
ミスタ１０６が電気的に結線され、電子冷却器１１２の
通電用リード線１１８，１１９が半田固定により電気的
に接続されている。

【００２５】また、カバー１２４は、ケース１２０の内
部を窒素ガス等で充填した後、ケース１２０の上面開放
部を塞ぐようにケース１２０にシーム溶接固定されてい
る。１２５はフェルール、１２６は光ファイバ、１２７
はスリーブであり、光ファイバ１２６の端部はフェルー
ル１２５の中心部に固定保持されており、このフェルー
ル１２５はスリーブ１２７内に挿入されている。

【００２６】そこで、光ファイバ１２６をＬＤ１０１及
びレンズ１１１に対して光軸調整した後、フェルール１
２５とスリーブ１２７がＹＡＧレーザ等で溶接固定さ
れ、スリーブ１２７は、ケース１２０にＹＡＧレーザ等
で溶接固定される。ＬＤ１０１からの出力光はレンズ１
１１で集束され、この集束ビームの焦点位置に光軸調整
された光ファイバ１２６の端面に照射され、光ファイバ
１２６に光結合される。

【００２７】また、ＬＤ１０１は通電による光出力時
に、レンズ１１１と逆側端面からも光出力する。これを
モニタＰＤ１０４で受光することにより、ＬＤ１０１の
出力パワーをモニタすることができる。この光結合時
に、ＬＤ１０１から発生した熱がヒートシンク１０２及
びＬＤヘッダ１０３を介して金属板１０７に伝達され、
金属板１０７が一定の温度に達したことがサーミスタ１
０６により検出されると、その検出信号を基に電子冷却
器１１２に通電され、ペルチェ素子１１７により金属板
１０７が冷却され、したがって、ＬＤ１０１が冷却され
る。

【００２８】なお、上述した第１実施例では、光電変換
素子としてＬＤ１０１を用いたが他の発光素子にも適用
できる。また、受光素子（モニタＰＤ１０４）を発光素
子（ＬＤ１０１）の位置に実装して光ファイバ１２６と
結合させる光モジュールに適用でき、その場合、モニタ
ＰＤ１０４及びＰＤヘッダ１０５は不要となる。このよ
うに、第１実施例によれば、ケース内に、少なくとも光
電変換素子及びこの光電変換素子から発生する熱を、冷
却ないしは温度安定化するための電子冷却器を固定する
と共に、この光電変換素子、及び前記電子冷却器を前記
ケース内に設けられた端子部に電気的に接続し、前記ケ
ースに光電変換素子と光学的に結合される光ファイバを
固定した光モジュールにおいて、電子冷却器上面のセラ
ミック基板中央部をコの字型になるように形成し、金属
板に搭載したＬＤヘッダとＰＤヘッダが、電子冷却器の
コの字型部分の中央部の空間部に入るように金属板を電
子冷却器に固定することにより、金属板非搭載面に突起
する部品がなくなり、光モジュールのケース高さ寸法を
小さくできると同時に、電子冷却器の高さ寸法を大きく
することができる。

【００２９】これは、金属板搭載面の突起している部品
が電子冷却器内部に入ることにより、ケース内の金属板
非搭載面に突起する部品がなくなり、ケース内の実装高
さが金属板の厚みと金属板搭載面に突起する部品高さ寸
法の加算でほぼ決定されることになるためで、概略、電
子冷却器の厚み分、ケース高さ寸法を低くすることがで
きる。

【００３０】また、電子冷却器内に入った金属板搭載面
の突起部品が、ケースに接触して熱が伝達されないよう
にするため、電子冷却器の高さ寸法を高くする必要性が
あるが、電子冷却器の高さ寸法が大きくなると、ペルチ
ェ素子を大きくすることができ、通電時のジュール熱、
高温側からの熱伝導の影響を小さくできるために、電子
冷却器の能力が向上し、光電変換素子を一定温度に冷却
できる環境温度をより高く設定できると共に、同一環境
温度において光電変換素子をより低い温度設定で冷却可
能となり、光電変換素子の長期信頼性を向上させること
ができる。

【００３１】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。図５は本発明の第２実施例を示す光モジュールの断
面図、図６はその光モジュールの金属板上の搭載図、図
７はその光モジュールの内部の電子冷却器の組み立て説
明図である。これらの図において、２０１は光電変換素
子としての進行波形型光半導体増幅素子（以下、ＴＷＡ
と略す）、２０２はＴＷＡを半田で固定しＴＷＡ２０１
の発熱を放熱するヒートシンク、２０３はヒートシンク
２０２を半田で固定したＴＷＡヘッダ、２０４は温度検
出用手段としてのサーミスタである。

【００３２】２０５は金属板であり、上下に電気的に貫
通した電極部２３０を有している。ＴＷＡヘッダ２０
３、サーミスタ２０４と、金属板搭載面の電極部２０
７，２０８とは、ワイヤボンディングで所定の位置に電
気的結線されている。２１０は入力光ファイバ２０９の
出力光を集光し、ＴＷＡ２０１に入力させるためのレン
ズであり、金属ホルダを有しており、レンズ２１０とＴ
ＷＡ２０１の光軸調整後、ＹＡＧレーザで金属板２０５
に溶接固定されている。

【００３３】２１１はＴＷＡ２０１の出力光を集光し、
出力光ファイバ２１２に入力させるためのレンズであ
り、金属ホルダを有しており、レンズ２１１とＴＷＡ２
０１の光軸調整後、ＹＡＧレーザで金属板２０５に溶接
固定されている。２１３はＴＷＡ２０１から発生する熱
を冷却するための電子冷却器であり、図７に示すよう
に、互いの対向面にメタライズパターン２１４，２１５
を施したセラミック基板２１６と、空間部２１８を有す
る２分されたセラミック基板２１７−１，２１７−２
と、これらの間にメタライズパターンに沿って挟まれ
た、冷却用のペルチェ素子２１９とで構成されている。

【００３４】ここで、セラミック基板２１６，２１７−
１，２１７−２とペルチェ素子２１９は、熱伝導性を良
好にするため半田で固定されている。セラミック基板２
１６，２１７−１，２１７−２のメタライズパターン２
１４，２１５には、軟銅で形成された通電用リード線２
２０，２２１が半田で固定されている。金属板２０５の
搭載面２０６に固定されたＴＷＡヘッダ２０３、サーミ
スタ２０４がセラミック基板２１７−１，２１７−２の
間に入るように半田で固定される。

【００３５】セラミック基板２１６は、ケース２２２に
半田で固定されている。なお、セラミック基板２１６，
２１７−１，２１７−２にはＡｌ₂Ｏ₃が用いられ、メ
タライズパターン２１４，２１５にはＡｕが用いられて
いる。ケース２２２は両端に透孔が形成され、バタフラ
イ型の構造で底面が平板なため、電子冷却器２１３の高
温側からの熱を外部に伝導する構造となっている。

【００３６】ＴＷＡヘッダ２０３、サーミスタ２０４、
レンズ２１０，２１１を取り付けた金属板２０５が、電
子冷却器２１３と一体にケース２２２に収納固定され、
保護されている。ケース２２２内面の所定高さに形成さ
れたセラミック端子部２２３に設けられたＡｕのメタラ
イズパターンと、金属板２０５の非搭載面２２４の電極
部２３０とは、ワイヤボンディングで所定の位置に電気
的に結線することにより、ケース２２２のセラミック端
子部２２３とＴＷＡヘッダ２０３、サーミスタ２０４が
電気的に接続され、電子冷却器２１３の通電用リード線
２２０、２２１が半田固定により、電気的に接続されて
いる。

【００３７】カバー２２５はケース２２２の内部を窒素
ガス等で充填した後、ケース２２２の上面開放部を塞ぐ
ようにケース２２２にシーム溶接固定されている。２２
６はフェルール、２２７はスリーブであり、入力光ファ
イバ２０９の端部はフェルール２２６の中心部に固定保
持されており、このフェルール２２６はスリーブ２２７
内に挿入されている。

【００３８】入力光ファイバ２０９をＴＷＡ２０１及び
レンズ２１０に対して光軸調整した後、フェルール２２
６とスリーブ２２７がＹＡＧレーザ等で溶接固定され、
スリーブ２２７は、ケース２２２にＹＡＧレーザ等で溶
接固定される。また、２２８はフェルール、２２９はス
リーブで、出力光ファイバ２１２の端部はフェルール２
２８の中心部に固定保持されており、このフェルール２
２８はスリーブ２２９内に挿入されている。出力光ファ
イバをＴＷＡ２０１及びレンズ２１１に対して光軸調整
後、フェルール２２８とスリーブ２２９をＹＡＧレーザ
等で溶接固定され、スリーブ２２９は、ケース２２２に
ＹＡＧレーザ等で溶接固定される。

【００３９】入力光ファイバ２０９からの出力光はレン
ズ２１０で集束され、この集束ビームの焦点位置にＴＷ
Ａ２０１の端面が位置するように入力光ファイバ２０９
が光軸調整される。ＴＷＡ２０１からの出力光はレンズ
２１１で集束され、この集束ビームの焦点位置に光軸調
整された出力光ファイバ２１２の端面に照射され、出力
光ファイバ２１２に光結合される。

【００４０】入力光ファイバ２０９からＴＷＡ２０１に
入力された光信号はＴＷＡ２０１内部で増幅して、出力
光ファイバ２１２から出力される。ＴＷＡ２０１の増幅
率は通電される電流により制御される。この光結合時
に、ＴＷＡ２０１から発生した熱が、ヒートシンク２０
２及びＴＷＡヘッダ２０３を介して金属板２０５に伝達
され、金属板２０５が一定の温度に達したことがサーミ
スタ２０４により検出されると、その検出信号を基に電
子冷却器２１３に通電され、ペルチェ素子２１９により
金属板２０５が冷却され、したがって、ＴＷＡ２０１が
冷却される。

【００４１】なお、第２実施例では、光電変換素子とし
てＴＷＡ２０１を用いたが、光スイッチ、光変調器等の
光電変換素子を有した光機能素子や、光集積回路素子
で、温度制御が必要な素子の両端に光ファイバ２０９，
２１２を結合させる光モジュールにも適用できる。この
ように、第２実施例によれば、ケース内に、少なくとも
光電変換素子及び前記光電変換素子から発生する熱を冷
却ないしは温度安定化するための電子冷却器を固定する
と共に、この光電変換素子、及び前記電子冷却器を前記
ケース内に設けられた端子部に電気的に接続し、前記ケ
ースに光電変換素子と光学的に結合される光ファイバを
固定した光モジュールにおいて、電子冷却器上面のセラ
ミック基板を２分して、中央部に空間部を設け、金属板
に搭載したＴＷＡヘッダが、その冷却器の中央部の空間
部に入るように金属板を電子冷却器に固定することによ
り、金属板の上面に突起する部品がなくなり、光モジュ
ールのケース高さ寸法を小さくできると同時に、電子冷
却器の高さ寸法を大きくすることができる。

【００４２】これは、金属板搭載面の突起している部品
が電子冷却器内部に入ることで、ケース内の金属板非搭
載面に突起する部品がなくなり、ケース内の実装高さが
金属板の厚みと金属板搭載面に突起する部品高さ寸法の
加算でほぼ決定されることになるためで、概略、電子冷
却器の厚み分、ケース高さ寸法を低くすることができ
る。

【００４３】また、電子冷却器内に入った金属板上面の
突起部品が、ケースに接触して熱が伝達されないように
するため、電子冷却器の高さ寸法を高くする必要がある
が、電子冷却器の高さ寸法が大きくなると、ペルチェ素
子を大きくすることができ、通電時のジュール熱、高温
側からの熱伝導の影響を小さくできるために、電子冷却
器の冷却能力が向上し、光電変換素子を一定温度に冷却
できる環境温度をより高く設定できると共に、同一環境
温度において、光電変換素子をより低い温度設定で冷却
可能となり、光電変換素子の長期信頼性を向上させるこ
とができる。

【００４４】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。

【００４５】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、金属板非搭載面に突起する部品がなくなり、光
モジュールのケース高さ寸法を低くできると同時に、電
子冷却器の高さ寸法を大きくすることができる。したが
って、ペルチェ素子を大きくすることができ、通電時の
ジュール熱、高温側からの熱伝導の影響を小さくできる
ために、電子冷却器の冷却能力が向上し、光電変換素子
を一定温度に冷却できる環境温度をより高く設定できる
と共に、同一環境温度において、光電変換素子をより低
い温度設定で冷却可能となり、光電変換素子の長期信頼
性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す光モジュールの断面
図である。

【図２】本発明の第１実施例を示す光モジュールの金属
板の斜視図である。

【図３】本発明の第１実施例を示す光モジュールの金属
板上の搭載図である。

【図４】本発明の第１実施例を示す光モジュールの内部
の電子冷却器と組み立て説明図である。

【図５】本発明の第２実施例を示す光モジュールの断面
図である。

【図６】本発明の第２実施例を示す光モジュールの金属
板上の搭載図である。

【図７】本発明の第２実施例を示す光モジュールの内部
の電子冷却器の組み立て説明図である。

【図８】従来の光モジュールの断面図である。

【図９】従来の光モジュールの電子冷却器の平面図であ
る。

【図１０】従来の光モジュールの電子冷却器の断面図で
ある。

【符号の説明】

１０１レーザダイオード（ＬＤ）〔光電変換素子〕１０２，２０２ヒートシンク１０３ＬＤヘッダ１０４モニタＰＤ１０５ＰＤヘッダ１０６，２０４サーミスタ１０７，２０５金属板１０８，２０６金属板の搭載面１０９，１１０，２０７，２０８金属板搭載面の電
極部１１１，２１０，２１１レンズ１１２，２１３電子冷却器１１３，１１４，２１４，２１５メタライズパター
ン１１５コの字型のセラミック基板１１５Ａ，２１８空間部１１６，２１６セラミック基板１１７，２１９ペルチェ素子１１８，１１９，２２０，２２１通電用リード線１２０，２２２ケース１２１，２２３セラミック端子部１２２，２２４金属板の非搭載面１２３，２３０金属板非搭載面の電極部１２４，２２５カバー１２５，２２６，２２８フェルール１２６光ファイバ１２７，２２７，２２９スリーブ２０１進行波形型光半導体増幅素子（ＴＷＡ）２０３ＴＷＡヘッダ２０９入力光ファイバ２１２出力光ファイバ２１７−１，２１７−２２分されたセラミック基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケース内に光電変換素子、レンズ、及び
メタライズパターンを有する一対のセラミック基板と、
該一対のセラミック基板間に挟まれた半導体ペルチェ素
子を具備し、前記光電変換素子から発生する熱を冷却す
る電子冷却器を固定すると共に、前記光電変換素子及び
前記電子冷却器を前記ケース内に設けられた端子部に電
気的に接続し、前記ケースの外部に前記光電変換素子と
前記レンズを介して光学的に結合される光ファイバを固
定した光モジュールにおいて、上下に貫通した複数の電極部を有する金属板に前記光電
変換素子を搭載し、前記電子冷却器の上面を構成してい
るセラミック基板をコの字型に形成して中央部に空間部
を設け、該空間部のペルチェ素子をなくし、前記光電変
換素子が前記空間部に配置され、前記ケースの外部に固
定される光ファイバ方向に前記光電変換素子が向くよう
に、前記電子冷却器のコの字型のセラミック基板上に熱
伝導性接着剤により、前記金属板を固定することを特徴
とする光モジュール。
【請求項２】ケース内に光電変換素子、レンズ、及び
メタライズパターンを有する一対のセラミック基板と、
該一対のセラミック基板間に挟まれた半導体ペルチェ素
子を具備し、前記光電変換素子から発生する熱を冷却す
る電子冷却器を固定すると共に、前記光電変換素子及び
前記電子冷却器を前記ケース内に設けられた端子部に電
気的に接続し、前記ケースの外部に前記光電変換素子と
前記レンズを介して光学的に結合される光ファイバを固
定した光モジュールにおいて、上下に貫通した複数の電極部を有する金属板に前記光電
変換素子を搭載し、前記電子冷却器の上面を構成してい
るセラミック基板を平行な２分されたセラミック基板と
して、中央部に空間部を設け、該空間部のペルチェ素子
をなくし、前記光電変換素子が前記空間部に配置され、
前記ケースの外部に固定される光ファイバ方向に前記光
電変換素子が向くように、前記電子冷却器の平行な２分
されたセラミック基板上に熱伝導性接着剤により、前記
金属板を固定したことを特徴とする光モジュール。