JPS6325993A - 光結合装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光通信に用いられる半導体レーザ素子の出
射光を光ファイバに結合する光結合装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

第２図は従来の半導体レーザ素子と光ファイバの光結合
装置を示す断面構成図である。図に示すように、半導体
レーザ素子１はチップキャリア２の上に固定されている
。光ファイバ３の周囲にはばんだ４が充てんされ、この
元ファイバ３は、その先端が半導体レーザ素子１の発光
部に対向するように軸合わせしてチップキャリア２上に
固定され、これにより、ルーザ結合部が４成されている
。

このレーザ結合部はパッケージ５内に気密封じされ、光
ファイバ３はパッケージ５の側面を通じて、半導体レー
ザ素子ｌに対向した側とは反対側の端がパッケージ５の
外に取り出され、パッケージ５の側面に光ファイバ３が
固定されている。

光ファイバ３の固定方法は、まず、はんだ４を融点以上
に加熱して溶融し、光ファイバ３がはんだ４の中で自由
に移動できる状態にする。この状態にて光ファイバ３を
保持し、光ファイバ３と半導体レーザ素子１の出射光６
を効率良く結合するために、光ファイバ３の軸合わせ調
整を行う。結合効率が最大になった位置で調整作業を終
了し、はんだ４を冷却、硬化して、光ファイバ３がチッ
プキャリア２上に固定される。ここで、光ファイバ３の
表面はばんだ４との接着力を増すために、金属薄膜のニ
ーティングが施されている場合が多い。また、光ファイ
バ３の先端は半導体レーザ素子１の出射光６を効率良く
結合するために、球面状に加工されている場合が多い。

また、チップキャリア２は冷却素子７を介してパッケー
ジ５に取り付けられる。半導体レーザ素子１．チップキ
ャリア２の温度はパッケージ５の温度に関係なく制御で
きる。半導体レーザ素子１を駆動するための電気配線は
、入力端子Ａ８ａ。

入力端子Ｂ８ｂから金細線Ａ９ａ、金細線Ｂ９ｂを用い
て行われる。ここで、一方の入力端子Ｂ８ｂへの配線は
、チップキャリア２及びパッケージ５を通じて行われる
０とが多い。もう一方の入力端子Ａ８ａは、例えばガラ
ス等の絶縁材料１０を用いてパッケージ５に対して絶縁
されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の光結合装置において、半導体レーザ
素子１の入力側の等価回路は第３図に示すように簡略化
できる。第３図は、第２図の光結合装置における半導体
レーザ素子の入力側の等価回路を示す図である。第３図
において、ＺＬＤは半導体レーザ素子１のインピーダン
ス、Ｌａは全綱）諒Ａ９ａのインダクタンス、Ｌｂは金
細線Ｂ９ｂのインダクタンス、Ｃｐは冷却素子７のキャ
パシタンスでめる。第３図に示すような等価回路は一種
のフィルタ回路でろり、ある周波数ではインダクタンス
ＬｂとキャパシタンスＣ１が並列共振を起こす。

このような光結合装置を高速光通信に使用する目的で、
半導体レーザ素子１を高い周波数で駆動しようとしても
、半導体レーザ素子１に伝わる信号の蚕幅や位相は大き
く変えられてしまい、通信用には適さない。

このような問題を軽減するためには、インダクタンスし
ｂとキャパシタンスＣ９のいずれか、もしくは両方を小
さくして、フィルタ回路の影響が大きく出る周波数帯を
より高くして、通信の使用周波数帯での影響を小さくす
れば良い。しかるに、冷却素子７のキャパシタンスＣ１
は冷却素子７に特有のものと考えられるため、金細線Ｂ
９ｂのインダクタンスしｂを小さくすることを考えれば
良い。

一般に、線材料のインダクタンスを小さくするためには
、線の直径を太くすれば良いことは知られている。とこ
ろが、金細線Ｂ９ｂを太くすると、熱を伝えやすくなる
ため、パッケージ５とチップキャリア２の間が断線でき
なくなり、冷却素子７による冷却能力が低下してしまう
という問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、配線のインダクタンスを小さくして、半導体レー
ザ素子を高い周波数で駆動できるようにするとともに、
冷却素子ｌこよる冷却能力が低下しない光結合装置を得
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る光結合装置は、チップキャリアとパッケ
ージの間の電気配線には、表面に４１性金属メッキを施
した断熱材料を用い、これにより、電気配ａを行ってい
るものである。

〔作用〕

この発明の光結合装置においては、表面に導電性金属メ
ッキを施した断熱材料を用いて電気配線を行っているた
め−こ、チップキャリアとパッケージの間の断熱は保持
される。従って、冷却素子による冷却能力は、金細線を
用いて配線を行う上記従来装置の場合と同程度である。

一方、断熱材料の断面積を大きくすることによってイン
ダクタンスが小さくなるため、半導体レーザ素子を高い
周波数で駆動することができる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例である光結合装置を示す断
面構成図で、図中の各符号１〜８．９ａ。

１０は上記第２図に示す従来装置と同一である。

また、入力端子Ｂ８ｂとチップキャリア２の間の配線は
、金メッキを施したセラミックス１１を用いて行われる
。

さて、金メッキを施したセラミックス１１の大きさは、
チップキャリア２の大きさと同程度まで大きくできるた
めに、第３図に示すＬｂに相当するインダクタンスは極
めて小さくなる。従って、入力端子Ａ８ａ、入力端子Ｂ
８ｂから半導体レーザ素子１を高い周波数で駆動するこ
とができる。−方、パッケージ５とチップキャリア２の
間の断熱は１．従来装置と同程度に保たれるため、冷却
素子７による冷却能力が損なわれることはない。

なお、上記実施例では、表面に導電性金属メッキを施し
た断熱材料として、金メッキを施したセラミックス１１
を用いた場合について示したが、他の導電性金属メッキ
を施した場合、あるいは他の断熱材料を用いた場合でも
良く、上記実施例と同様の効果を奏する。

また、上記実施例では、半導体レーザ素子１の出射光６
を直接光ファイバ３に結合する場合について説明したが
、半導体レーザ素子１と光ファイバ３の間にレンズ等の
光学系を配置した場合でも良く、上記実施例と同様の効
果を奏する。

また、上記実施例では、半導体レーザ素子１を用いた場
合について説明したが、発光ダイオード等の他の発光半
導体素子を用いた場合でも良く、上記実施例と同様の効
果を奏する。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、光結合装置において、
チップキャリアとパッケージの間を、表面に導電性金属
メッキを施した断熱材料を用いて電気配線をするように
したので、冷却素子による冷却能力を損なうことなく、
高い周波数で半導体レーザ素子を駆動できる光結合装置
が得られるという優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である光結合装置を示す断
面溝底図、第２図は従来の半導体レーザ素子と光ファイ
バの光結合装置を示す断面、溝底図、第３図は、第２図
の光結合装置における半導体レーザ素子の入力側の等両
回路を示す図である。 図において、１・・・半導体レーザ素子、２・・・チッ
プキャリア、３・・・光ファイバ、４・・・はんだ、５
・・・パッケージ、６・・−出射光、７・・・冷却素子
、８ａ・・・入力端子Ａ、８ｂ・・・入力端子Ｂ、９ａ
・・・金細線Ａ、９ｂ・・・金細線Ｂ、１ｏ・・・絶縁
材料、１１・・・セラミックスである。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体レーザ素子と、この半導体レーザ素子と光
   学的に結合された光ファイバと、前記半導体レーザ素子
   と光ファイバを保持するチップキャリアと、このチップ
   キャリアを搭載する冷却素子と、前記４つの要素を収納
   し、一端より前記光ファイバを外部に取り出すパッケー
   ジとより成り、前記チップキャリアとパッケージが前記
   半導体レーザ素子の結電線路の一部を兼ねている光結合
   装置において、前記チップキャリアとパッケージの間の
   電気配線として、表面に導電性金属メッキを施した断熱
   材料を用いたことを特徴とする光結合装置。
2. （２）前記断熱材料として、セラミックスを用いたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光結合装置。
3. （３）前記導電性金属メッキとして、金メッキを用いた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光結合装
   置。