JP2017139416A - 光モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】小型化と、トラッキングエラー抑制を同時に実現可能な光モジュールを提供する。【解決手段】ステム7に温度制御モジュール4が固定されており、温度制御モジュール4にキャリア3が固定されている。キャリア3に発光素子1が固定されており、発光素子1の前面1bから信号光が出射され、後面1cから背面光が出射される。さらにキャリア3に受光素子2も固定されている。そしてキャリア3に反射面3aが設けられている。受光素子2は、反射面3aで反射された背面光を受ける受光面2bを有し、受光面2bの中心が信号光の光軸方向において発光素子1の前面1bと後面1cの間に位置するように配置されている。ステム7に、温度制御モジュール4、キャリア3、発光素子1、受光素子2を内包するようにレンズキャップ5が固定されており、レンズキャップ5に信号光を受けるレンズ6が固定されている。【選択図】図1

Description

この発明は、光通信分野などに用いられる光モジュールに関する。
発光素子の温度を制御するために温度制御モジュールを用いる光モジュールにおいて、サイズを小型化したいという要求に応えるために、TO−CAN(Transistor Outlined CAN)型パッケージを利用することができる。このような光モジュールのトラッキングエラー低減のため、特許文献1にレンズを1枚追加する構造が開示されている。また、特許文献2に温度変化に伴って膨張または収縮する透過部材を用いる構造が開示されている。
特開2011−108937号公報 特開2014−132627号公報
上述した従来例では、レンズや透過部材といった追加部品が必要であり、それらの部品を配置するスペースを確保しなければならないため、光軸方向の長さが長くなり、光モジュールの小型化が妨げられるという問題があった。
この発明は上記の問題を解決するためになされたもので、光モジュールの小型化と、トラッキングエラー抑制を同時に可能とする光モジュールを得ることを目的とする。
この発明の光モジュールは、ステムと、ステムに固定された温度制御モジュールと、温度制御モジュールに固定されたキャリアと、キャリアに発光素子固定面で固定され、互いに反対の面を構成する前面および後面を有し、前面にある第1の出射点から信号光を出射し、後面にある第2の出射点から背面光を出射する発光素子と、キャリアに受光素子固定面で固定された受光素子と、信号光を受けるレンズが固定され、温度制御モジュール、キャリア、発光素子、受光素子を内包するようにステムに固定されたレンズキャップとを備え、キャリアに反射面が形成され、受光素子は、反射面で反射された背面光を受光し、受光素子の受光面の中心は、信号光の光軸方向において、前面と後面の間に位置する。
この発明の光モジュールは、受光素子の受光面の中心が、信号光の光軸方向において、発光素子の前面と後面の間に位置している。その結果、光軸方向の長さを短くできるため、光モジュールの小型化可能となり、同時にトラッキングエラーが抑制される。
この発明の実施の形態1における光モジュールの断面図である。 ステムの反りにより集光点がy軸方向にずれることを説明する図である。 レンズキャップの熱膨張および収縮により集光点がz軸方向にずれることを説明する図である。 従来の光モジュールの断面図である。 集光点のy軸方向のずれ量とトラッキングエラーの関係を表す図である。 集光点のz軸方向のずれ量とトラッキングエラーの関係を表す図である。 この発明の実施の形態2における光モジュールの断面図である。 この発明の実施の形態2におけるキャリアの斜視図である。 この発明の実施の形態3における光モジュールの断面図である。 この発明の実施の形態4における光モジュールの断面図である。 この発明の実施の形態5における光モジュールの断面図である。 この発明の実施の形態6における光モジュールの断面図である。 この発明の実施の形態6における光モジュールの断面図であり、斜め研磨された光ファイバを配置している。
実施の形態1.
(構成)
実施の形態1の光モジュール100の断面図が図1に示されている。図1(a)は光モジュール100をx軸方向から見た断面図であり、図1(b)はy軸方向から見た断面図である。ステム7に温度制御モジュール4が固定されている。温度制御モジュール4は第1の基板4a、ペルチェ素子4b、第2の基板4cで構成される。温度制御モジュール4にキャリア3が固定されている。キャリア3には光を反射する反射面3aが設けられている。キャリア3に発光素子1が発光素子固定面1aで固定されている。発光素子1には前面1bと後面1cがある。さらにキャリア3には受光素子2が受光素子固定面2aで固定されている。受光素子2は受光面2bを有している。受光面2bの中心は、信号光の光軸方向であるz軸方向において、前面1bと後面1cとの間に位置している。そして受光面2bは、受光面2bに垂直な方向であるy軸方向において、背面光出射点よりも受光素子固定面2aに近い位置にある。ステム7には筒状のレンズキャップ5が固定されており、ステム7とレンズキャップ5が、温度制御モジュール4、キャリア3、発光素子1、受光素子2を内包している。またレンズキャップ5にはレンズ6が固定されている。さらにステム7には、信号送受用または電源・グラウンド供給用に、リードピン8が貫通または接続されている。発光素子1としては、通常、半導体レーザが用いられ、光変調器をモノリシックに集積したものも用いられる。
ここで各部品の材料について記述する。ステム7の材料は冷間圧延鋼板(SPC)などの金属である。温度制御モジュール4の第1の基板4aおよび第2の基板4cの材料は、窒化アルミニウムやアルミナなどのセラミック材である。キャリア3の材料は銅タングステンなどの金属化合物である。レンズキャップ5の材料はステンレス鋼材(SUS)などの金属である。
(動作)
実施の形態1の光モジュール100の動作には、信号光の外部への出射、背面光強度の外部への伝達、発光素子1の温度の一定制御がある。ここでは、これらの動作について述べる。
発光素子1から信号光が出射され、その信号光はレンズ6によって集光され、集光された光は光ファイバ(図示せず)によって外部へと導かれる。信号光は発光素子1の前面1bにある信号光出射点から、図1の点線で表すように出射される。そしてその信号光はレンズ6によって集光点に集光され、光ファイバによって外部へと導かれる。なお信号光は外部からリードピン8を介して変調されている。
発光素子1から背面光が出射され、その背面光は反射面3aで反射され、反射された光の一部は受光素子2によって電流に変換され、その電流は外部へと伝達される。背面光は発光素子1の後面1cにある背面光出射点から、図1の点線で表すように拡散して出射される。背面光出射点から出射された背面光は反射面3aで反射され、反射された背面光の一部を受光素子2が受光面2bで受け取る。受光面2bに入射された光はその強度に応じた電流に変換され、その電流がリードピン8を介して外部に伝達される。そしてその電流値を基に、外部に設けられた制御装置(図示せず)は信号光強度を一定に制御する。
発光素子1の温度は温度制御モジュール4によって一定に制御される。一般に発光素子1から出射される信号光の波長や強度は、発光素子1自身の温度により変わる。したがって信号光の波長や強度の変化を一定の範囲内にとどめるためには、発光素子1の温度を一定にする必要がある。また一般に発光素子1から出射される信号光と背面光の強度比も、発光素子1自身の温度により変わる。そしてこの強度比が変化すると、信号光強度が一定に保たれず、トラッキングエラーが発生する。したがってこのトラッキングエラーを抑えるためにも、発光素子1の温度を一定にする必要がある。そのために温度制御モジュール4がキャリア3を通じて、発光素子1から熱を吸収したり、あるいは発光素子1に熱を与えたりすることで、発光素子1の温度を一定に制御している。
(トラッキングエラーの発生原因)
光モジュール100におけるトラッキングエラーの発生原因として考えられる事象にはステム7の反りや、レンズキャップ5の熱膨張または収縮がある。ここではそれらの事象によってトラッキングエラーが発生する理由を述べる。なお、光モジュール100では、温度制御モジュール4に搭載されたキャリア3の上に発光素子1と受光素子2が固定されているため、これらの間の位置関係の変化や温度差は小さい。しかし、温度制御モジュール4は、ステム7やレンズキャップ5まで温度制御するものではないため、これらの温度変化がトラッキングエラーの原因となる。
ステム7が反ると、信号光出射点の位置がずれて、トラッキングエラーが発生する。ステム7は例えばSPCで出来ており、一方、温度制御モジュール4の第1の基板4aは例えば窒化アルミニウムで出来ている。線膨張係数は、SPCは例えば13.9×10−6(1/K)であり、窒化アルミニウムは例えば4.5×10−6(1/K)である。すなわち線膨張係数はステム7のほうが第1の基板4aよりも大きい。したがって例えば周囲温度が高くなるとステム7は膨張しようとするが、ステム7の、第1の基板4aに近い部分は、線膨張係数の小さい第1の基板4aに拘束されて膨張が妨げられる。それに対してステム7の、第1の基板4aから遠い部分は、近い部分よりも膨張しようとする。その結果ステム7に反りが生じる。この反りにより、図2に示したように、信号光出射点がy軸方向にずれる可能性がある。信号光出射点がy軸方向にずれると、集光点の位置が変わる。通常、集光点付近に、信号光を外部に導くための光ファイバの端面を配置する。したがって集光点の位置が変わると、信号光の光ファイバへの結合効率が低くなり、トラッキングエラーが発生する。以上から周囲温度の変化によってステム7に反りが生じると、トラッキングエラーが発生することが分かる。なおここでは信号光出射点がy軸方向にずれる場合を例示したが、ステムが反る方向によってはx軸方向にもずれる。この場合でもy軸方向にずれた場合と同じようにトラッキングエラーが発生する。
レンズキャップ5の熱膨張または収縮が起こると、信号光出射点の位置がずれて、トラッキングエラーが発生する。レンズキャップ5は例えばSUSで出来ており、周囲温度の変化につれてレンズキャップ5の温度も変化し、膨張または収縮する。これに対してキャリア3は、その温度が温度制御モジュール4によってほぼ一定に制御されているため、周囲温度の変化による膨張または収縮がほとんどない。したがって周囲温度の変化によってレンズキャップ5がz軸方向に膨張または収縮した量が、発光素子1の前面1bからレンズ6への距離の変化量となる。この距離が変化すると、図3に示したように、集光点の位置が変わる。集光点の位置が変わると、信号光の光ファイバへの結合効率が低くなり、トラッキングエラーが発生する。以上から周囲温度の変化によってレンズキャップ5がz軸方向に膨張または収縮すると、トラッキングエラーが発生することがわかる。
(発明の効果)
実施の形態1の光モジュール100に適用した発明の効果は、小型化とトラッキングエラーの抑制である。ここでは、これらの効果が生じる理由を述べる。
実施の形態1の光モジュール100では、キャリア3およびレンズキャップ5のz軸方向の長さを短くでき、小型化が可能となる。ここでは従来の光モジュールと対比して、その理由を述べる。従来の光モジュール50の断面図が図4に示されている。従来の光モジュール50の受光素子2は、受光面2bが背面光を直接受ける位置に置かれていた。これに対して実施の形態1の光モジュール100では受光素子2は、受光面2bの中心がz軸方向において発光素子1の前面1bと後面1cとの間にあるように置かれている。そのため従来の光モジュール50に比べて、キャリア3のz軸方向の長さを短くできる。さらに従来の光モジュール50では、受光素子2とリードピン8とを接続するワイヤ配線9を、後面1cと受光面2bとの間に通す必要があった。これに対して実施の形態1の光モジュール100ではワイヤ配線(図示せず)が後面1cの後方を通る必要がない。したがって、さらにキャリア3のz軸方向の長さを短くできる。そしてその分レンズキャップ5の長さも短くできる。したがって光モジュールの小型化が可能となる。発明者らの試算によれば、従来の光モジュール50に対してキャリア3の長さは0.4mmほど短縮可能であり、レンズキャップ5の長さも同じく0.4mmほど短縮可能である。
そしてキャリア3またはレンズキャップ5のz軸方向の長さが短くなればトラッキングエラーが小さくなる。以下にその理由を述べる。
キャリア3のz軸方向の長さが短くなればトラッキングエラーが小さくなるのは、ステム7に反りが生じても、信号光出射点の位置ずれ量が小さくて済むからである。上述したように、周囲温度の変化によってステム7に反りが生じると、集光点のy軸方向の位置が変わる。このときの集光点の位置の変化量Δyは次の式で表される。
Δy=tanθ×L1×M (1)
ここで、θはステム7に反りが生じて温度制御モジュールおよびキャリアが傾く角度、L1はステム7から発光素子1の前面1bへの距離、Mはレンズ6の倍率である。図2を見れば分かるように、キャリア3のz軸方向の長さが短くなればL1は小さくなる。L1が小さくなればΔyが小さくなることが式(1)から分かる。そしてΔyが小さくなればトラッキングエラーが小さくなることが、Δyとトラッキングエラーの関係を示した図5から分かる。なお図5ではトラッキングエラーを負の量としているが、ここで考えているトラッキングエラーの大小は、その絶対値である。以上からキャリア3の長さが短くなればトラッキングエラーが小さくなることが分かる。なおここでは集光点の位置がy軸方向に変わるとして説明したが、実際はx軸方向にも変わりうる。その場合でもキャリア3の長さが短くなればトラッキングエラーが小さくなることに変わりはない。
レンズキャップ5のz軸方向の長さが短くなればトラッキングエラーが小さくなるのは、レンズキャップ5の熱膨張または収縮が生じても信号光出射点の位置ずれ量が小さくて済むからである。上述したように、周囲温度の変化によってレンズキャップ5がz軸方向に膨張または収縮すると、集光点のz軸方向の位置が変わる。このときの集光点の位置の変化量Δzは次の式で表される。
Δz=ΔT×α×L2×M (2)
ここで、ΔTは周囲温度の変化量、αはレンズキャップ5の線膨張係数、L2はレンズキャップ5の長さ(ステム側の端からレンズの中心までの長さ)、Mはレンズ6の倍率である。L2が小さくなればΔzが小さくなることが式(2)から分かる。そしてΔzが小さくなればトラッキングエラーが小さくなることが、Δzとトラッキングエラーの関係を示した図6から分かる。なお図6ではトラッキングエラーを負の量としているが、ここで考えているトラッキングエラーの大小は、その絶対値である。以上からレンズキャップ5の長さが短くなればトラッキングエラーが小さくなることが分かる。
ここで一例として従来の光モジュール50に対して、実施の形態1の光モジュール100ではトラッキングエラーがどの程度改善されるかを見積もると、0.16dBである。ここでは、その計算について述べる。
集光点の位置の変化量Δyが発生することで生じるトラッキングエラー改善量を見積もると、0.04dBである。この値は、条件をθ=0.005度、M=3.5、従来の光モジュール50ではL1=2.6mm、実施の形態1の光モジュール100ではL1=2.2mmとして見積もった。これらの条件では式(1)から、従来の光モジュール50がΔy=0.79um、実施の形態1の光モジュール100がΔy=0.67umと計算される。これらの値から図5を利用してトラッキングエラーを求めると、従来の光モジュール50では0.14dBであり、実施の形態1の光モジュール100では0.10dBである。以上からトラッキングエラーが0.04dB改善されることが分かる。
集光点の位置の変化量Δzが発生することで生じるトラッキングエラー改善量を見積もると、0.08dBである。この値は、条件をΔT=70℃、α=10.4×10−6(1/K)、M=3.5、従来の光モジュール50ではL2=3.7mm、実施の形態1の光モジュール100ではL2=3.3mmとして見積もった。これらの条件では式(2)から、従来の光モジュール50がΔz=33.0um、実施の形態1の光モジュール100がΔz=29.4umと計算される。これらの値から図6を利用してトラッキングエラーを求めると、従来の光モジュール50では0.55dBであり、実施の形態1の光モジュール100では0.43dBである。以上からトラッキングエラーが0.12dB改善されることが分かる。
上記2つのトラッキングエラー改善量を合わせると、従来の光モジュール50に対して実施の形態1の光モジュール100では0.16dBの改善量となる。
実施の形態2.
この発明の実施の形態2の光モジュールについて述べる。ここでは実施の形態1の光モジュールとの違いに主眼を置いて説明する。
(構成)
図7は実施の形態2の光モジュール200の断面図である。図7(a)は光モジュール200をx軸方向から見た断面図であり、図7(b)はy軸方向から見た断面図である。図8は実施の形態2の光モジュール200のキャリア203の斜視図である。実施の形態2の光モジュール200ではキャリア203に凹部203bが設けられており、受光素子2は受光素子固定面2aで凹部203bに固定されている。
(発明の効果)
実施の形態2の光モジュール200では受光素子2が凹部203bに固定されている。そのため受光面2bは、実施の形態1の光モジュール100よりもさらに受光素子固定面2aに近い位置に配置されている。したがって実施の形態1の光モジュール100に比べて、発光素子1の後面1cから出射され、反射面203aで反射される背面光を、受光素子2が受光する量が増える。
さらに、必要な受光量を確保しやすくなるため、受光素子2の実装公差を緩めることができる。
実施の形態3.
この発明の実施の形態3の光モジュールについて述べる。ここでは実施の形態1の光モジュールとの違いに主眼を置いて説明する。
(構成)
図9は実施の形態3の光モジュール300の断面図である。図9(a)は光モジュール300をx軸方向から見た断面図であり、図9(b)はy軸方向から見た断面図である。実施の形態3の光モジュール300では受光素子302の受光面302bが、キャリア3に設けられた反射面3aに対向している。
(発明の効果)
実施の形態3の光モジュール300では受光素子302の受光面302bが反射面3aに対向している。したがって実施の形態1の光モジュール100に比べて、発光素子1の後面1cから出射され、反射面3aで反射される背面光を、受光素子302が受光する量が増える。
さらに、必要な受光量を確保しやすくなるため、受光素子302の実装公差を緩めることができる。
実施の形態4.
この発明の実施の形態4の光モジュールについて述べる。ここでは実施の形態1の光モジュールとの違いに主眼を置いて説明する。
(構成)
図10は実施の形態4の光モジュール400の断面図である。図10(a)は光モジュール400をx軸方向から見た断面図であり、図10(b)はy軸方向から見た断面図である。実施の形態4の光モジュール400ではキャリア403に設けられた反射面403aが、レンズの光軸6aに対して、発光素子固定面1aに垂直な方向であるy軸方向から見て傾いている。その傾きの方向は、後面1cに対して垂直に出射された背面光を、受光素子2の受光面2bの方に反射するように決められている。図10(b)には一点鎖線で、発光素子1から後面1cに対して垂直に出射された背面光が、反射面403aで反射されて、受光面2bの方に向かう様子が示されている。
(発明の効果)
一般に発光素子1から出射される背面光の強度は、後面1cに対して垂直な方向が最も高い。上述したように実施の形態4の光モジュール400では、発光素子1の後面1cに対して垂直に出射された背面光が受光面2bの方に反射される。したがって実施の形態4の光モジュール400では、実施の形態1の光モジュール100に比べて、発光素子1の後面1cから出射され、反射面403aで反射される背面光を、受光素子2が受光する量が増える。
さらに、必要な受光量を確保しやすくなるため、受光素子2の実装公差を緩めることができる。
また一般に背面光が、信号光を外部に伝達するための光ファイバと結合すると、信号光の品質が劣化する。特に発光素子1が電界吸収型変調器を集積した半導体レーザの場合、背面光は連続光であるため、さらに信号光の品質が劣化する。実施の形態4の光モジュール400では、後面1cに対して垂直に出射された背面光は、反射面403aで斜めに反射される。そのため後面1cに対して垂直に出射された背面光が、光ファイバと結合しにくい。したがって実施の形態1の光モジュール100に比べて、信号光の品質劣化が起こりにくい。
なお実施の形態4の光モジュール400に適用した発明は、実施の形態1〜3にも適用可能である。
実施の形態5.
この発明の実施の形態5の光モジュールについて述べる。ここでは実施の形態1の光モジュールとの違いに主眼を置いて説明する。
(構成)
図11は実施の形態5の光モジュール500の断面図である。図11(a)は光モジュール500をx軸方向から見た断面図であり、図11(b)はy軸方向から見た断面図である。実施の形態5の光モジュール500では発光素子1が、レンズの光軸6aに対して、発光素子固定面1aに垂直な方向であるy軸方向から見て傾いている。その傾きの方向は、後面1cに対して垂直に出射された背面光を、キャリア3に設けられた反射面3aが、受光面2bの方に反射するように決められている。図11(b)には一点鎖線で、発光素子1から後面1cに対して垂直に出射された背面光が、反射面3aで反射されて、受光面2bの方に向かう様子が示されている。
(発明の効果)
実施の形態5の光モジュール500では、実施の形態4の光モジュール400と同様の理由で、実施の形態1の光モジュール100に比べて、発光素子1の後面1cから出射され、反射面3aで反射される背面光を、受光素子2が受光する量が増える。
さらに、必要な受光量を確保しやすくなるため、受光素子2の実装公差を緩めることができる。また信号光の品質劣化が起こりにくい。
なお実施の形態5の光モジュール500に適用した発明は、実施の形態1〜3にも適用可能である。
実施の形態6.
この発明の実施の形態6の光モジュールについて述べる。ここでは実施の形態1の光モジュールとの違いに主眼を置いて説明する。
(構成)
図12は実施の形態6の光モジュール600の断面図である。図12(a)は光モジュール600をx軸方向から見た断面図であり、図12(b)はy軸方向から見た断面図である。実施の形態6の光モジュール600では発光素子1が、発光素子固定面1aに垂直な方向であるy軸方向から見て、レンズの光軸6aからずれて配置されている。発光素子1から出射された信号光はレンズ6で集光され、その集光された信号光は光ファイバ10で外部に導かれる。光ファイバ10に入射する信号光の光軸は、図12に示したように、y軸方向から見て、光ファイバ10の端面に対して斜めになっている。
(発明の効果)
一般に信号光が信号光出射点に戻ると、信号光の品質が劣化する。実施の形態6の光モジュール600では信号光の光軸が、光ファイバの端面に対して斜めである。したがって光ファイバの端面で反射される信号光が発光素子1の信号光出射点に戻りにくい。そのため信号光の品質劣化が起こりにくい。
さらに受光素子602の受光面602bの面積を大きくできる。なぜならこの光モジュール600では、発光素子1がレンズの光軸6aからずれているため、キャリア3の上にスペースが空く。そしてその空いたスペースを利用して、受光面602bの面積が大きい受光素子602を配置できるからである。
なお実施の形態6の光モジュール600では光ファイバの端面が斜め研磨されているのが好ましい。図13に、端面が斜め研磨された光ファイバ610を配置した実施の形態6の光モジュール600の、y軸方向から見た断面図を示す。この場合、信号光の光ファイバ610への結合効率がスネルの法則に従って最適になるように、発光素子1の角度を調節して配置するのが好ましい。
なお実施の形態6の光モジュール600に適用した発明は、実施の形態1〜5にも適用可能である。
1 発光素子
2 受光素子
3 キャリア
4 温度制御モジュール
5 レンズキャップ
6 レンズ
7 ステム
8 リードピン
9 ワイヤ
10 光ファイバ
100 光モジュール

Claims (8)

  1. ステムと、
    前記ステムに固定された温度制御モジュールと、
    前記温度制御モジュールに固定されたキャリアと、
    前記キャリアに発光素子固定面で固定され、互いに反対の面を構成する前面および後面を有し、前記前面にある第1の出射点から信号光を出射し、前記後面にある第2の出射点から背面光を出射する発光素子と、
    前記キャリアに受光素子固定面で固定された受光素子と、
    前記信号光を受けるレンズが固定され、前記温度制御モジュール、前記キャリア、前記発光素子、前記受光素子を内包するように前記ステムに固定されたレンズキャップとを備え、
    前記キャリアに反射面が形成され、
    前記受光素子は、前記反射面で反射された前記背面光を受光し、
    前記受光素子の受光面の中心は、前記信号光の光軸方向において、前記前面と前記後面の間に位置する光モジュール。
  2. 前記受光面は、前記受光素子固定面と対向し、かつ、前記受光素子固定面に垂直な方向において、前記第2の出射点よりも前記受光素子固定面に近いことを特徴とする請求項1に記載の光モジュール。
  3. 前記受光素子固定面は、前記キャリアに設けられた凹部であることを特徴とする請求項2に記載の光モジュール。
  4. 前記受光面は、前記反射面と対向していることを特徴とする請求項1に記載の光モジュール。
  5. 前記反射面は、前記第2の出射点から出射された前記背面光のうち前記後面に垂直な方向に出射された光を、前記発光素子固定面に垂直な方向から見て、前記受光面の方に反射する方向を向いていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光モジュール。
  6. 前記後面は、前記レンズの光軸に対して垂直であることを特徴とする請求項5に記載の光モジュール。
  7. 前記反射面は、前記レンズの光軸に対して垂直であることを特徴とする請求項5に記載の光モジュール。
  8. 前記第1の出射点は、前記発光素子固定面に垂直な方向から見て、前記レンズの光軸からずれた位置にあることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の光モジュール。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019065162A1 (ja) * 2017-09-29 2019-04-04 住友電気工業株式会社 光モジュール
WO2019155602A1 (ja) * 2018-02-09 2019-08-15 三菱電機株式会社 光モジュール
JP6593547B1 (ja) * 2018-04-16 2019-10-23 三菱電機株式会社 光モジュール
JP7010423B1 (ja) * 2021-09-28 2022-01-26 三菱電機株式会社 光半導体素子、光モジュールおよび光半導体素子の製造方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6578976B2 (ja) * 2016-02-05 2019-09-25 三菱電機株式会社 光モジュール
CN111971602B (zh) * 2018-04-05 2022-02-25 三菱电机株式会社 光模块
JP7350646B2 (ja) * 2019-12-17 2023-09-26 CIG Photonics Japan株式会社 光モジュール
US11340412B2 (en) * 2020-02-28 2022-05-24 CIG Photonics Japan Limited Optical module
JP7480609B2 (ja) * 2020-07-08 2024-05-10 住友電気工業株式会社 光モジュール及び光モジュールの製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6172871U (ja) * 1984-10-17 1986-05-17
JPH09148680A (ja) * 1995-11-29 1997-06-06 Sharp Corp 半導体レーザ装置
JP2009065083A (ja) * 2007-09-10 2009-03-26 Ntt Electornics Corp 光モジュール
US20110243167A1 (en) * 2010-03-31 2011-10-06 Microsoft Corporation Temperature Measurement And Control For Laser And Light-Emitting Diodes
KR101514243B1 (ko) * 2013-12-27 2015-05-04 한국광기술원 광원장치

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1207595C (zh) * 2000-05-31 2005-06-22 古河电气工业株式会社 半导体激光器模块
JP2002261300A (ja) * 2000-12-25 2002-09-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 光受信器
CA2398658A1 (en) * 2001-02-05 2002-08-15 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical transmitter
WO2003005509A1 (fr) * 2001-07-02 2003-01-16 Furukawa Electric Co.,Ltd Module laser a semiconducteur, amplificateur de lumiere et procede de production de module laser a semiconducteur
JP3797940B2 (ja) * 2002-02-26 2006-07-19 日本オプネクスト株式会社 光伝送モジュールおよびそれを用いた光通信システム
JP3909257B2 (ja) * 2002-03-12 2007-04-25 日本オプネクスト株式会社 光結合装置
JP2004152991A (ja) * 2002-10-30 2004-05-27 Sumitomo Electric Ind Ltd 光モジュール
JP2004165299A (ja) * 2002-11-11 2004-06-10 Sumitomo Electric Ind Ltd 光送信モジュール及び光送信器
JP4114603B2 (ja) * 2003-01-31 2008-07-09 住友電気工業株式会社 光送信器
JP4496708B2 (ja) 2003-03-10 2010-07-07 三菱電機株式会社 発光素子モジュール
JP3775397B2 (ja) * 2003-03-27 2006-05-17 住友電気工業株式会社 光送信モジュール
KR20050043219A (ko) * 2003-11-05 2005-05-11 엘지전자 주식회사 광 픽업 모듈 및 그 제조 방법
JP2004363242A (ja) * 2003-06-03 2004-12-24 Sumitomo Electric Ind Ltd 光モジュール
US7080946B2 (en) * 2004-10-08 2006-07-25 Ezconn Corporation Electro-optical device for coupling light-signals into a waveguide
JP2006324524A (ja) * 2005-05-19 2006-11-30 Sumitomo Electric Ind Ltd 発光モジュール
US7549804B2 (en) * 2005-06-16 2009-06-23 Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte. Ltd. Optical unit having a transmitter including a semiconductor source and fiber optic element and method of making same
JP2007059692A (ja) * 2005-08-25 2007-03-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 光モジュール
US7618201B2 (en) * 2006-03-22 2009-11-17 The Furukawa Electric Co., Ltd. Optical module
JP2009123956A (ja) * 2007-11-15 2009-06-04 Nec Electronics Corp 光モジュールの製造方法及び光トランシーバの製造方法
WO2010131767A2 (en) * 2009-05-12 2010-11-18 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical subassembly with optical device having ceramic pacakge
JP2011108937A (ja) 2009-11-19 2011-06-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> To−can型tosaモジュール
JP6076151B2 (ja) * 2012-12-06 2017-02-08 三菱電機株式会社 光モジュール及び光伝送方法
JP6268856B2 (ja) * 2013-09-24 2018-01-31 三菱電機株式会社 光モジュールおよびその製造方法
JP2015162591A (ja) * 2014-02-27 2015-09-07 三菱電機株式会社 光モジュール及び光伝送方法
JP6578976B2 (ja) * 2016-02-05 2019-09-25 三菱電機株式会社 光モジュール

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6172871U (ja) * 1984-10-17 1986-05-17
JPH09148680A (ja) * 1995-11-29 1997-06-06 Sharp Corp 半導体レーザ装置
JP2009065083A (ja) * 2007-09-10 2009-03-26 Ntt Electornics Corp 光モジュール
US20110243167A1 (en) * 2010-03-31 2011-10-06 Microsoft Corporation Temperature Measurement And Control For Laser And Light-Emitting Diodes
KR101514243B1 (ko) * 2013-12-27 2015-05-04 한국광기술원 광원장치

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019065162A1 (ja) * 2017-09-29 2019-04-04 住友電気工業株式会社 光モジュール
JPWO2019065162A1 (ja) * 2017-09-29 2020-10-22 住友電気工業株式会社 光モジュール
JP7081607B2 (ja) 2017-09-29 2022-06-07 住友電気工業株式会社 光モジュール
WO2019155602A1 (ja) * 2018-02-09 2019-08-15 三菱電機株式会社 光モジュール
JP6602479B1 (ja) * 2018-02-09 2019-11-06 三菱電機株式会社 光モジュール
TWI771405B (zh) * 2018-02-09 2022-07-21 日商三菱電機股份有限公司 光模組
US11862930B2 (en) 2018-02-09 2024-01-02 Mitsubishi Electric Corporation Optical module having restriction body fixed to stem and having a linear thermal expansion coefficient smaller than that of the stem
JP6593547B1 (ja) * 2018-04-16 2019-10-23 三菱電機株式会社 光モジュール
JP7010423B1 (ja) * 2021-09-28 2022-01-26 三菱電機株式会社 光半導体素子、光モジュールおよび光半導体素子の製造方法
WO2023053167A1 (ja) * 2021-09-28 2023-04-06 三菱電機株式会社 光半導体素子、光モジュールおよび光半導体素子の製造方法

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