JP2917606B2 - 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Info
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- JP2917606B2 JP2917606B2 JP3249248A JP24924891A JP2917606B2 JP 2917606 B2 JP2917606 B2 JP 2917606B2 JP 3249248 A JP3249248 A JP 3249248A JP 24924891 A JP24924891 A JP 24924891A JP 2917606 B2 JP2917606 B2 JP 2917606B2
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- chip carrier
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバ通信等に
おいて、電気信号を光信号に変換するレーザダイオード
モジュールに関するものである。
おいて、電気信号を光信号に変換するレーザダイオード
モジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図10は、例えば、HIROYUKI
NAKANOらによって‘Dual-In-Line Laser Diode M
odule for Fiber-Optic Transmission up to 4Gbit/
s”JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY,VOL,LT-5,NO.1
0,OCTOBER 1987 に示されたレーザダイオードモジュー
ルの構成説明図であり、図10(a)はレーザダイオー
ドモジュールの内部構成を示す平面図、図10(b)は
A−A断面における断面図である。図において、1はレ
ーザダイオード、2は温度検出手段であるサーミスタ
(温度により電気抵抗値が変る半導体素子)であり、3
はレーザダイオード1とサーミスタ2が設けられている
チップキャリア、4はレーザダイオード1を冷却または
加熱するための熱電素子、5は先端が曲面加工されてい
てレーザダイオード1の前面出射光を集光して出力する
光ファイバ、6は電気端子を備えたデュアルインライン
形気密容器、7はレーザダイオード1と接続されている
電気端子である。
NAKANOらによって‘Dual-In-Line Laser Diode M
odule for Fiber-Optic Transmission up to 4Gbit/
s”JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY,VOL,LT-5,NO.1
0,OCTOBER 1987 に示されたレーザダイオードモジュー
ルの構成説明図であり、図10(a)はレーザダイオー
ドモジュールの内部構成を示す平面図、図10(b)は
A−A断面における断面図である。図において、1はレ
ーザダイオード、2は温度検出手段であるサーミスタ
(温度により電気抵抗値が変る半導体素子)であり、3
はレーザダイオード1とサーミスタ2が設けられている
チップキャリア、4はレーザダイオード1を冷却または
加熱するための熱電素子、5は先端が曲面加工されてい
てレーザダイオード1の前面出射光を集光して出力する
光ファイバ、6は電気端子を備えたデュアルインライン
形気密容器、7はレーザダイオード1と接続されている
電気端子である。
【0003】従来のレーザダイオードモジュールは上記
のように構成されており、レーザダイオード1の前面出
射光は光ファイバ5の先端の集光作用によって光ファイ
バ5に結合され、出力される。また、サーミスタ2の検
出温度が一定となるように熱電素子4の電流が制御さ
れ、周囲温度が変化してもレーザダイオード1は安定に
発光する。
のように構成されており、レーザダイオード1の前面出
射光は光ファイバ5の先端の集光作用によって光ファイ
バ5に結合され、出力される。また、サーミスタ2の検
出温度が一定となるように熱電素子4の電流が制御さ
れ、周囲温度が変化してもレーザダイオード1は安定に
発光する。
【0004】図11は従来のレーザダイオードモジュー
ルの温度制御の説明図であり、図11(a)は図10
(a)のB−B断面におけるチップキャリア3への熱流
の経路を示す説明図、図11(b)はチップキャリア3
への熱流の熱等価回路、図12はチップキャリア3の温
度分布を示す図である。なお、熱等価回路と電気回路
は、温度が電位に、熱流が電流に、そして熱抵抗が電気
抵抗にそれぞれ対応している。図において、1、2、
3、4、6、および7は図10と同一のものであり、8
は電気端子7からレーザダイオード1に電流を供給する
リード線、9は熱流を示す矢印、Tpはデュアルインラ
イン形気密容器6の温度、TLDはレーザダイオード1の
温度、Tthはサーミスタ2の温度、R1 は電気端子7か
らレーザダイオード1の間の熱抵抗、R2 はレーザダイ
オード1とサーミスタ2の間の熱抵抗である。
ルの温度制御の説明図であり、図11(a)は図10
(a)のB−B断面におけるチップキャリア3への熱流
の経路を示す説明図、図11(b)はチップキャリア3
への熱流の熱等価回路、図12はチップキャリア3の温
度分布を示す図である。なお、熱等価回路と電気回路
は、温度が電位に、熱流が電流に、そして熱抵抗が電気
抵抗にそれぞれ対応している。図において、1、2、
3、4、6、および7は図10と同一のものであり、8
は電気端子7からレーザダイオード1に電流を供給する
リード線、9は熱流を示す矢印、Tpはデュアルインラ
イン形気密容器6の温度、TLDはレーザダイオード1の
温度、Tthはサーミスタ2の温度、R1 は電気端子7か
らレーザダイオード1の間の熱抵抗、R2 はレーザダイ
オード1とサーミスタ2の間の熱抵抗である。
【0005】レーザダイオードモジュールの温度制御
は、先に述べたように、サーミスタ2の検出温度が一定
となるように熱電素子4への極性および電流値が制御さ
れ、レーザダイオード1を冷却または加熱し、周囲温度
が変化してもレーザダイオード1の温度はほぼ一定に保
たれるようになっている。例えば、周囲温度がレーザダ
イオード1の設定温度より高くなった場合、周囲温度と
ほぼ同じ温度になったデュアルインライン形気密容器6
からの熱の流入9があるためチップキャリア3の温度が
高くなり、サーミスタ2の検出温度が上る。設定温度と
検出温度の差に応じて熱電素子4への極性および電流値
が決められ、チップキャリア3の温度上昇を打ち消すよ
うに働き、チップキャリア3の温度はほぼ一定に保たれ
るようになっている。
は、先に述べたように、サーミスタ2の検出温度が一定
となるように熱電素子4への極性および電流値が制御さ
れ、レーザダイオード1を冷却または加熱し、周囲温度
が変化してもレーザダイオード1の温度はほぼ一定に保
たれるようになっている。例えば、周囲温度がレーザダ
イオード1の設定温度より高くなった場合、周囲温度と
ほぼ同じ温度になったデュアルインライン形気密容器6
からの熱の流入9があるためチップキャリア3の温度が
高くなり、サーミスタ2の検出温度が上る。設定温度と
検出温度の差に応じて熱電素子4への極性および電流値
が決められ、チップキャリア3の温度上昇を打ち消すよ
うに働き、チップキャリア3の温度はほぼ一定に保たれ
るようになっている。
【0006】しかしながら、サーミスタ2はサーミスタ
2が固定された位置でのチップキャリア3の温度を検出
しているだけで、レーザダイオード1の温度を正確には
検出していない。これは、チップキャリア3には熱抵抗
があるため周囲温度とレーザダイオード1の設定温度に
差がある場合にはチップキャリア3に温度分布(温度
差)が生じてしまうためである。このためサーミスタ2
の検出温度Tthとレーザダイオード1の温度TLDが異な
り、レーザダイオード1の温度制御に誤差が生じる。こ
の時に生じる温度差は熱流の経路の熱抵抗にほぼ比例す
る。周囲温度とほぼ同じ温度になったデュアルインライ
ン形気密容器6からの熱の流入経路の中で最も大きなも
のは、山下らによって”電子情報通信学会論文誌C−I
I Vol.J72−C−II No.9 pp.84
7−853 1989年9月”に示されたように、電気
端子7からレーザダイオード1に電流を供給するリード
線8であり、このリード線8の熱抵抗R1 は約100°
C/W程度である。また、レーザダイオード1とサーミ
スタ2の間の熱抵抗R2 は約3°C/W程度である。チ
ップキャリア3への熱流の熱等価回路として図11
(b)を考えると、温度差は熱流の経路の熱抵抗にほぼ
比例して生じるため、図12に示されるようにサーミス
タ2の検出温度Tthとレーザダイオード1の温度TLDに
は、デュアルインライン形気密容器6の温度Tpとサー
ミスタ2の温度検出Tthの差の3%程度の誤差が生じ
る。レーザダイオード1の設定温度(=Tth)と周囲温
度(=Tp)の温度差が30°Cのときには、サーミス
タ2の検出温度Tthとレーザダイオード1の温度TLDに
は約1°C程度の誤差が生じるが、直接変調−直線検波
の光通信方式においては、レーザダイオード1の温度が
1°C程度ずれたとしてもほとんど伝送特性には影響が
ない。
2が固定された位置でのチップキャリア3の温度を検出
しているだけで、レーザダイオード1の温度を正確には
検出していない。これは、チップキャリア3には熱抵抗
があるため周囲温度とレーザダイオード1の設定温度に
差がある場合にはチップキャリア3に温度分布(温度
差)が生じてしまうためである。このためサーミスタ2
の検出温度Tthとレーザダイオード1の温度TLDが異な
り、レーザダイオード1の温度制御に誤差が生じる。こ
の時に生じる温度差は熱流の経路の熱抵抗にほぼ比例す
る。周囲温度とほぼ同じ温度になったデュアルインライ
ン形気密容器6からの熱の流入経路の中で最も大きなも
のは、山下らによって”電子情報通信学会論文誌C−I
I Vol.J72−C−II No.9 pp.84
7−853 1989年9月”に示されたように、電気
端子7からレーザダイオード1に電流を供給するリード
線8であり、このリード線8の熱抵抗R1 は約100°
C/W程度である。また、レーザダイオード1とサーミ
スタ2の間の熱抵抗R2 は約3°C/W程度である。チ
ップキャリア3への熱流の熱等価回路として図11
(b)を考えると、温度差は熱流の経路の熱抵抗にほぼ
比例して生じるため、図12に示されるようにサーミス
タ2の検出温度Tthとレーザダイオード1の温度TLDに
は、デュアルインライン形気密容器6の温度Tpとサー
ミスタ2の温度検出Tthの差の3%程度の誤差が生じ
る。レーザダイオード1の設定温度(=Tth)と周囲温
度(=Tp)の温度差が30°Cのときには、サーミス
タ2の検出温度Tthとレーザダイオード1の温度TLDに
は約1°C程度の誤差が生じるが、直接変調−直線検波
の光通信方式においては、レーザダイオード1の温度が
1°C程度ずれたとしてもほとんど伝送特性には影響が
ない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ローカル光と
合波して検波するコヒーレント光通信方式においては厳
しい光周波数の制御が必要である。レーザダイオードは
温度が変ると発振波長(光周波数)が変化するという特
性を有しており、レーザダイオード1の温度が1°C程
度ずれると光周波数が約10GHzも変化してしまうた
め、より高精度に温度制御する必要がある。従来のレー
ザダイオードモジュールは、上記のようにサーミスタが
設けられた点でのチップキャリアの温度を検出している
が、チップキャリアには温度分布が生じているため、レ
ーザダイオードの実際の温度は設定温度に対して誤差を
生じ、コヒーレント光通信方式等の高精度にレーザダイ
オードの発振波長(光周波数)を制御する必要がある場
合には適応できないという問題点があった。
合波して検波するコヒーレント光通信方式においては厳
しい光周波数の制御が必要である。レーザダイオードは
温度が変ると発振波長(光周波数)が変化するという特
性を有しており、レーザダイオード1の温度が1°C程
度ずれると光周波数が約10GHzも変化してしまうた
め、より高精度に温度制御する必要がある。従来のレー
ザダイオードモジュールは、上記のようにサーミスタが
設けられた点でのチップキャリアの温度を検出している
が、チップキャリアには温度分布が生じているため、レ
ーザダイオードの実際の温度は設定温度に対して誤差を
生じ、コヒーレント光通信方式等の高精度にレーザダイ
オードの発振波長(光周波数)を制御する必要がある場
合には適応できないという問題点があった。
【0008】この発明は、このような問題点を解消する
ためになされたもので、レーザダイオードの温度が高精
度に制御され、光周波数の変動が低減されたレーザダイ
オードモジュールを得ることを目的とする。
ためになされたもので、レーザダイオードの温度が高精
度に制御され、光周波数の変動が低減されたレーザダイ
オードモジュールを得ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明では、レ
ーザダイオードが設けられたチップキャリアとチップキ
ャリアを冷却または加熱する熱電素子とを内蔵する気密
容器を備えるレーザダイオードモジュールにおいて、上
記チップキャリアの複数箇所に温度検出手段を設け、温
度検出手段により測定した温度と、上記気密容器のチッ
プキャリアへの熱の流入出地点と上記温度検出手段が設
けられたチップキャリアの複数箇所と上記レーザダイオ
ードが設けられたチップキャリアの地点の所定の地点間
の熱抵抗値から、外挿または内挿によりレーザダイオー
ドの温度を求め、それに基づいて上記熱電素子を駆動し
てレーザダイオードの温度制御をするものである。
ーザダイオードが設けられたチップキャリアとチップキ
ャリアを冷却または加熱する熱電素子とを内蔵する気密
容器を備えるレーザダイオードモジュールにおいて、上
記チップキャリアの複数箇所に温度検出手段を設け、温
度検出手段により測定した温度と、上記気密容器のチッ
プキャリアへの熱の流入出地点と上記温度検出手段が設
けられたチップキャリアの複数箇所と上記レーザダイオ
ードが設けられたチップキャリアの地点の所定の地点間
の熱抵抗値から、外挿または内挿によりレーザダイオー
ドの温度を求め、それに基づいて上記熱電素子を駆動し
てレーザダイオードの温度制御をするものである。
【0010】請求項2の発明では、レーザダイオードが
設けられたチップキャリアとチップキャリアを冷却また
は加熱する熱電素子とを内蔵する気密容器を備えるレー
ザダイオードモジュールにおいて、上記レーザダイオー
ドの設置点を挟んでチップキャリアに配置され、レーザ
ダイオードの設置点との間の熱抵抗が等しい二つの地点
の組の少なくとも一組の二つの地点にサーミスタを設け
て直列に接続し、サーミスタの直列抵抗値を一定にする
ように上記熱電素子を駆動してレーザダイオードの温度
制御をするものである。
設けられたチップキャリアとチップキャリアを冷却また
は加熱する熱電素子とを内蔵する気密容器を備えるレー
ザダイオードモジュールにおいて、上記レーザダイオー
ドの設置点を挟んでチップキャリアに配置され、レーザ
ダイオードの設置点との間の熱抵抗が等しい二つの地点
の組の少なくとも一組の二つの地点にサーミスタを設け
て直列に接続し、サーミスタの直列抵抗値を一定にする
ように上記熱電素子を駆動してレーザダイオードの温度
制御をするものである。
【0011】
【作用】請求項1の発明によれば、チップキャリアの複
数箇所に温度検出手段を設けているため、複数箇所から
得られた温度情報によりチップキャリアの温度分布がわ
かり、上記温度情報と気密容器のチップキャリアへの熱
の流入出地点と温度検出手段が設けられたチップキャリ
アの複数箇所とレーザダイオードが設けられたチップキ
ャリアの地点の所定の地点間の熱抵抗値から、外挿また
は内挿によりレーザダイオードの温度を求めることがで
き、それに基づいて熱電素子を駆動してレーザダイオー
ドの温度制御をするので、温度分布のあるチップキャリ
アに設けられたレーザダイオードの温度を高精度に制御
できる。
数箇所に温度検出手段を設けているため、複数箇所から
得られた温度情報によりチップキャリアの温度分布がわ
かり、上記温度情報と気密容器のチップキャリアへの熱
の流入出地点と温度検出手段が設けられたチップキャリ
アの複数箇所とレーザダイオードが設けられたチップキ
ャリアの地点の所定の地点間の熱抵抗値から、外挿また
は内挿によりレーザダイオードの温度を求めることがで
き、それに基づいて熱電素子を駆動してレーザダイオー
ドの温度制御をするので、温度分布のあるチップキャリ
アに設けられたレーザダイオードの温度を高精度に制御
できる。
【0012】請求項2の発明によれば、レーザダイオー
ドの設置点を挟んでチップキャリアに配置され、レーザ
ダイオードの設置点との間の熱抵抗が等しい二つの地点
の組の少なくとも一組の二つの地点にサーミスタを設け
て直列に接続し、サーミスタの直列抵抗値を一定にする
ように熱電素子を駆動してレーザダイオードの温度制御
をすることにより、レーザダイオードを設定温度に制御
することができ、レーザダイオードの温度を容易に高精
度に制御できる。
ドの設置点を挟んでチップキャリアに配置され、レーザ
ダイオードの設置点との間の熱抵抗が等しい二つの地点
の組の少なくとも一組の二つの地点にサーミスタを設け
て直列に接続し、サーミスタの直列抵抗値を一定にする
ように熱電素子を駆動してレーザダイオードの温度制御
をすることにより、レーザダイオードを設定温度に制御
することができ、レーザダイオードの温度を容易に高精
度に制御できる。
【0013】
【実施例】実施例1. 図1はこの発明によるレーザダイオードモジュールの一
実施例の構成説明図であり、図1(a)はレーザダイオ
ードモジュールの内部構成を示す平面図、図1(b)は
A−A断面における断面図である。図において、2a、
2bはサーミスタ、10はリード線8の中継用電極であ
り、1〜9は図10および図11に示した従来のレーザ
ダイオードモジュールにおける符号と同様のものであ
る。この実施例では2つのサーミスタ2a、2bをチッ
プキャリア3の中継用電極10とレーザダイオード1を
結ぶ線に沿った位置に設けた場合を例として説明する。
実施例の構成説明図であり、図1(a)はレーザダイオ
ードモジュールの内部構成を示す平面図、図1(b)は
A−A断面における断面図である。図において、2a、
2bはサーミスタ、10はリード線8の中継用電極であ
り、1〜9は図10および図11に示した従来のレーザ
ダイオードモジュールにおける符号と同様のものであ
る。この実施例では2つのサーミスタ2a、2bをチッ
プキャリア3の中継用電極10とレーザダイオード1を
結ぶ線に沿った位置に設けた場合を例として説明する。
【0014】次に動作について説明する。図2は、実施
例1のレーザダイオードモジュールの温度制御の説明図
であり、図2(a)は図1(a)のA−A断面における
チップキャリア3への熱流の経路を示す説明図、図2
(b)はチップキャリア3への熱流の熱等価回路であ
る。また、図3はチップキャリア3の温度分布を示す図
である。図2において、Tp、およびTLDは図11と同
様のものであり、Tth1 はサーミスタ2aの温度、T
th2 はサーミスタ2bの温度、R3 は電気端子7からサ
ーミスタ2aの間の熱抵抗、R4 はサーミスタ2aから
サーミスタ2bの間の熱抵抗、R5 はサーミスタ2bか
らレーザダイオード1の間の熱抵抗である。
例1のレーザダイオードモジュールの温度制御の説明図
であり、図2(a)は図1(a)のA−A断面における
チップキャリア3への熱流の経路を示す説明図、図2
(b)はチップキャリア3への熱流の熱等価回路であ
る。また、図3はチップキャリア3の温度分布を示す図
である。図2において、Tp、およびTLDは図11と同
様のものであり、Tth1 はサーミスタ2aの温度、T
th2 はサーミスタ2bの温度、R3 は電気端子7からサ
ーミスタ2aの間の熱抵抗、R4 はサーミスタ2aから
サーミスタ2bの間の熱抵抗、R5 はサーミスタ2bか
らレーザダイオード1の間の熱抵抗である。
【0015】いま、周囲温度がレーザダイオード1の設
定温度より高くなった場合について考える。チップキャ
リア3への熱は、図2(a)に示されるようにデュアル
インライン形気密容器6からリード線8を介してチップ
キャリア3に流入する。先に述べたように、チップキャ
リア3には熱抵抗があるため周囲温度とレーザダイオー
ド1の設定温度に差がある場合にはチップキャリア3に
温度分布(温度差)が生じる。このため、チップキャリ
ア3に設けたサーミスタ2a、2bの検出温度は異な
る。チップキャリア3への熱流の熱等価回路として図2
(b)を考えると、温度差は熱流の経路の熱抵抗にほぼ
比例して生じるため、図3に示されるように、デュアル
インライン形気密容器6の温度Tp、サーミスタ2aの
温度Tth1 、サーミスタ2bの温度Tth2 、およびレー
ザダイオード1の温度TLDは、それぞれの間の熱抵抗に
応じて異なる。ここで、サーミスタ2aからサーミスタ
2bの間の熱抵抗R4 、およびサーミスタ2bからレー
ザダイオード1の間の熱抵抗R5 をあらかじめ調べてお
けば、サーミスタ2a、2bの検出温度Tth1 、Tth2
から、レーザダイオード1の温度TLDは TLD=Tth2 ×(R4 +R5 )/R4 −Tth1 ×R5 /R4 (1) と求めることができ、周囲温度に係わらずレーザダイオ
ード1の温度を高精度に制御することができる。
定温度より高くなった場合について考える。チップキャ
リア3への熱は、図2(a)に示されるようにデュアル
インライン形気密容器6からリード線8を介してチップ
キャリア3に流入する。先に述べたように、チップキャ
リア3には熱抵抗があるため周囲温度とレーザダイオー
ド1の設定温度に差がある場合にはチップキャリア3に
温度分布(温度差)が生じる。このため、チップキャリ
ア3に設けたサーミスタ2a、2bの検出温度は異な
る。チップキャリア3への熱流の熱等価回路として図2
(b)を考えると、温度差は熱流の経路の熱抵抗にほぼ
比例して生じるため、図3に示されるように、デュアル
インライン形気密容器6の温度Tp、サーミスタ2aの
温度Tth1 、サーミスタ2bの温度Tth2 、およびレー
ザダイオード1の温度TLDは、それぞれの間の熱抵抗に
応じて異なる。ここで、サーミスタ2aからサーミスタ
2bの間の熱抵抗R4 、およびサーミスタ2bからレー
ザダイオード1の間の熱抵抗R5 をあらかじめ調べてお
けば、サーミスタ2a、2bの検出温度Tth1 、Tth2
から、レーザダイオード1の温度TLDは TLD=Tth2 ×(R4 +R5 )/R4 −Tth1 ×R5 /R4 (1) と求めることができ、周囲温度に係わらずレーザダイオ
ード1の温度を高精度に制御することができる。
【0016】上記実施例1の動作説明においては、周囲
温度がレーザダイオード1の設定温度より高くなった場
合について説明したが、逆に、周囲温度がレーザダイオ
ード1の設定温度より低くなった場合についても上記説
明と同様にしてレーザダイオード1の温度を高精度に制
御することができる。上記実施例1においては、サーミ
スタ2a、2bを中継用電極10とレーザダイオード1
を結ぶ線に沿った位置に配置しているので、デュアルイ
ンライン形気密容器6とサーミスタ2a間の熱抵抗R3
をあらかじめ測定することなくレーザダイオード1の温
度TLDを求めることができる。
温度がレーザダイオード1の設定温度より高くなった場
合について説明したが、逆に、周囲温度がレーザダイオ
ード1の設定温度より低くなった場合についても上記説
明と同様にしてレーザダイオード1の温度を高精度に制
御することができる。上記実施例1においては、サーミ
スタ2a、2bを中継用電極10とレーザダイオード1
を結ぶ線に沿った位置に配置しているので、デュアルイ
ンライン形気密容器6とサーミスタ2a間の熱抵抗R3
をあらかじめ測定することなくレーザダイオード1の温
度TLDを求めることができる。
【0017】実施例2. 図4は、この発明によるレーザダイオードモジュールの
他の実施例の構成説明図であり、図4(a)はレーザダ
イオードモジュールの内部構成を示す平面図、図4
(b)はA−A断面における断面図である。図におい
て、1〜10は図1に示した実施例1と同様のものであ
る。この実施例では2つのサーミスタ2a、2bをチッ
プキャリア3への熱流入点である中継用電極10とレー
ザダイオード1を結ぶ線の両側のずらせた位置に設けた
場合を例として説明する。
他の実施例の構成説明図であり、図4(a)はレーザダ
イオードモジュールの内部構成を示す平面図、図4
(b)はA−A断面における断面図である。図におい
て、1〜10は図1に示した実施例1と同様のものであ
る。この実施例では2つのサーミスタ2a、2bをチッ
プキャリア3への熱流入点である中継用電極10とレー
ザダイオード1を結ぶ線の両側のずらせた位置に設けた
場合を例として説明する。
【0018】次に動作について説明する。図5は、この
発明のレーザダイオードモジュールの温度制御の説明図
であり、図5(a)はチップキャリア3への熱流の熱等
価回路、図5(b)はチップキャリア3の温度分布を示
す図である。図において、R3 、Tp、TLD、Tth1 、
およびTth2 は図2と同様のものであり、R6 は電気端
子7からサーミスタ2bの間の熱抵抗、R7 は電気端子
7からレーザダイオード1の間の熱抵抗である。
発明のレーザダイオードモジュールの温度制御の説明図
であり、図5(a)はチップキャリア3への熱流の熱等
価回路、図5(b)はチップキャリア3の温度分布を示
す図である。図において、R3 、Tp、TLD、Tth1 、
およびTth2 は図2と同様のものであり、R6 は電気端
子7からサーミスタ2bの間の熱抵抗、R7 は電気端子
7からレーザダイオード1の間の熱抵抗である。
【0019】周囲温度がレーザダイオード1の設定温度
より高くなった場合について考える。チップキャリア3
への熱は、デュアルインライン形気密容器6からリード
線8を介してチップキャリア3に流入し、チップキャリ
ア3には熱抵抗があるため温度分布(温度差)が生じ
る。この時のチップキャリア3での温度は、リード線8
の中継用電極10を中心に等方的に(同心円状に)分布
していると考えられる。このため、チップキャリア3上
のサーミスタ2a、2bは、電気端子7からレーザダイ
オード1への直線的な熱の流れに沿った位置に設けず
に、中継用電極10を中心とする異なる半径の円周上に
それぞれ設けるように配置するのが良い。チップキャリ
ア3への熱流の熱等価回路として図5(a)を考える
と、温度差は熱流の経路の熱抵抗にほぼ比例して生じる
ため、図5(b)に示されるように、デュアルインライ
ン形気密容器6の温度Tp、サーミスタ2aの温度T
th1 、サーミスタ2bの温度Tth2 、およびレーザダイ
オード1の温度TLDは、それぞれ電気端子7からの間の
熱抵抗に応じて異なる。ここで、電気端子7からサーミ
スタ2aの間の熱抵抗R3 、電気端子7からサーミスタ
2bの間の熱抵抗R6 および電気端子7からレーザダイ
オード1の間の熱抵抗R7 をあらかじめ調べておけば、
サーミスタ2a、2bの検出温度Tth1、Tth2 から、
レーザダイオード1の温度TLDは TLD=Tth1 ×R3 ×(R6 −R7 )/(R6 −R3 ) −Tth2 ×R3 ×(R3 −R7 )/(R6 −R3 ) (2) と求めることができ、実施例1と同様に、周囲温度に係
わらずレーザダイオード1の温度を高精度に制御するこ
とができる。
より高くなった場合について考える。チップキャリア3
への熱は、デュアルインライン形気密容器6からリード
線8を介してチップキャリア3に流入し、チップキャリ
ア3には熱抵抗があるため温度分布(温度差)が生じ
る。この時のチップキャリア3での温度は、リード線8
の中継用電極10を中心に等方的に(同心円状に)分布
していると考えられる。このため、チップキャリア3上
のサーミスタ2a、2bは、電気端子7からレーザダイ
オード1への直線的な熱の流れに沿った位置に設けず
に、中継用電極10を中心とする異なる半径の円周上に
それぞれ設けるように配置するのが良い。チップキャリ
ア3への熱流の熱等価回路として図5(a)を考える
と、温度差は熱流の経路の熱抵抗にほぼ比例して生じる
ため、図5(b)に示されるように、デュアルインライ
ン形気密容器6の温度Tp、サーミスタ2aの温度T
th1 、サーミスタ2bの温度Tth2 、およびレーザダイ
オード1の温度TLDは、それぞれ電気端子7からの間の
熱抵抗に応じて異なる。ここで、電気端子7からサーミ
スタ2aの間の熱抵抗R3 、電気端子7からサーミスタ
2bの間の熱抵抗R6 および電気端子7からレーザダイ
オード1の間の熱抵抗R7 をあらかじめ調べておけば、
サーミスタ2a、2bの検出温度Tth1、Tth2 から、
レーザダイオード1の温度TLDは TLD=Tth1 ×R3 ×(R6 −R7 )/(R6 −R3 ) −Tth2 ×R3 ×(R3 −R7 )/(R6 −R3 ) (2) と求めることができ、実施例1と同様に、周囲温度に係
わらずレーザダイオード1の温度を高精度に制御するこ
とができる。
【0020】実施例3. 図6は、この発明によるレーザダイオードモジュールの
さらに他の実施例の構成説明図であり、図6(a)はレ
ーザダイオードモジュールの内部構成を示す平面図、図
6(b)はA−A断面における断面図である。図におい
て、1〜10は図1に示した実施例1と同様のものであ
る。この実施例では2つのサーミスタ2a、2bをチッ
プキャリア3の二つの地点間の熱抵抗値における中間値
地点をレーザダイオードが設けられた地点とする二つの
地点にサーミスタを設けて直列に接続した場合を例とし
て説明する。
さらに他の実施例の構成説明図であり、図6(a)はレ
ーザダイオードモジュールの内部構成を示す平面図、図
6(b)はA−A断面における断面図である。図におい
て、1〜10は図1に示した実施例1と同様のものであ
る。この実施例では2つのサーミスタ2a、2bをチッ
プキャリア3の二つの地点間の熱抵抗値における中間値
地点をレーザダイオードが設けられた地点とする二つの
地点にサーミスタを設けて直列に接続した場合を例とし
て説明する。
【0021】次に動作について説明する。図7は、この
発明のレーザダイオードモジュールの温度制御の説明図
であり、図7(a)は図6(a)のA−A断面における
チップキャリア3への熱流の経路を示す説明図、図7
(b)はチップキャリア3への熱流の熱等価回路、図8
はチップキャリア3の温度分布を示す図である。図にお
いて、1〜10、Tp、TLD、Tth1 、およびTth2 は
図2と同様のものであり、R8 はサーミスタ2aからレ
ーザダイオード1の間の熱抵抗、R9 はレーザダイオー
ド1からサーミスタ2bの間の熱抵抗である。ここで
は、サーミスタ2a、2bは、レーザダイオード1に対
して熱抵抗における対称位置に配置されており、R8 と
R9 とが等しくなるような位置に設けてある。また、図
9はサーミスタの温度と電気抵抗値の関係を示す図であ
る。
発明のレーザダイオードモジュールの温度制御の説明図
であり、図7(a)は図6(a)のA−A断面における
チップキャリア3への熱流の経路を示す説明図、図7
(b)はチップキャリア3への熱流の熱等価回路、図8
はチップキャリア3の温度分布を示す図である。図にお
いて、1〜10、Tp、TLD、Tth1 、およびTth2 は
図2と同様のものであり、R8 はサーミスタ2aからレ
ーザダイオード1の間の熱抵抗、R9 はレーザダイオー
ド1からサーミスタ2bの間の熱抵抗である。ここで
は、サーミスタ2a、2bは、レーザダイオード1に対
して熱抵抗における対称位置に配置されており、R8 と
R9 とが等しくなるような位置に設けてある。また、図
9はサーミスタの温度と電気抵抗値の関係を示す図であ
る。
【0022】いま、周囲温度がレーザダイオード1の設
定温度より高くなった場合について考える。チップキャ
リア3への熱は、図7(a)に示されるようにデュアル
インライン形気密容器6からリード線8を介してチップ
キャリア3に流入し、チップキャリア3には熱抵抗があ
るため周囲温度とレーザダイオード1の設定温度に差が
ある場合にはチップキャリア3に温度分布(温度差)が
生じる。このためチップキャリア3に設けたサーミスタ
2a、2bの検出温度は異なる。チップキャリア3への
熱流の熱等価回路として図7(b)を考えると、温度差
は熱流の経路の熱抵抗にほぼ比例して生じるため、図8
に示されるように、デュアルインライン形気密容器6の
温度Tp、サーミスタ2aの温度Tth1 、レーザダイオ
ード1の温度TLD、およびサーミスタ2bの温度Tth2
は、それぞれの地点間の熱抵抗に応じて異なる。ここ
で、サーミスタ2a、2bは、レーザダイオード1に対
してR8 とR9 が等しくなるような位置に設けてあるの
で、周囲温度やレーザダイオード1の設定温度にかかわ
らず、レーザダイオード1の温度TLDはサーミスタ2a
の温度Tth1 とサーミスタ2bの温度Tth2 の平均値に
等しくなる。レーザダイオード1の設定温度は、通常、
室温(25°C)付近であり、図9より室温付近におい
てはサーミスタの温度と電気抵抗値の関係はほぼ線形な
ので、サーミスタ2a、2bを直列に接続し、直列抵抗
値が一定となるように温度制御することによって、周囲
温度に係わらずレーザダイオード1を設定温度に高精度
に容易に制御することができる。
定温度より高くなった場合について考える。チップキャ
リア3への熱は、図7(a)に示されるようにデュアル
インライン形気密容器6からリード線8を介してチップ
キャリア3に流入し、チップキャリア3には熱抵抗があ
るため周囲温度とレーザダイオード1の設定温度に差が
ある場合にはチップキャリア3に温度分布(温度差)が
生じる。このためチップキャリア3に設けたサーミスタ
2a、2bの検出温度は異なる。チップキャリア3への
熱流の熱等価回路として図7(b)を考えると、温度差
は熱流の経路の熱抵抗にほぼ比例して生じるため、図8
に示されるように、デュアルインライン形気密容器6の
温度Tp、サーミスタ2aの温度Tth1 、レーザダイオ
ード1の温度TLD、およびサーミスタ2bの温度Tth2
は、それぞれの地点間の熱抵抗に応じて異なる。ここ
で、サーミスタ2a、2bは、レーザダイオード1に対
してR8 とR9 が等しくなるような位置に設けてあるの
で、周囲温度やレーザダイオード1の設定温度にかかわ
らず、レーザダイオード1の温度TLDはサーミスタ2a
の温度Tth1 とサーミスタ2bの温度Tth2 の平均値に
等しくなる。レーザダイオード1の設定温度は、通常、
室温(25°C)付近であり、図9より室温付近におい
てはサーミスタの温度と電気抵抗値の関係はほぼ線形な
ので、サーミスタ2a、2bを直列に接続し、直列抵抗
値が一定となるように温度制御することによって、周囲
温度に係わらずレーザダイオード1を設定温度に高精度
に容易に制御することができる。
【0023】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、チップキャリ
アの複数箇所に設けた温度検出手段により測定した温度
と、気密容器のチップキャリアへの熱の流入出地点と温
度検出手段が設けられたチップキャリアの複数箇所とレ
ーザダイオードが設けられたチップキャリアの地点の所
定の地点間の熱抵抗値から、外挿または内挿によりレー
ザダイオードの温度を求め、それに基づいて熱電素子を
駆動してレーザダイオードの温度制御をするので、温度
分布のあるチップキャリアに設けられたレーザダイオー
ドの温度が高精度に制御され、光周波数の変動が低減さ
れたレーザダイオードモジュールを得られる効果があ
る。
アの複数箇所に設けた温度検出手段により測定した温度
と、気密容器のチップキャリアへの熱の流入出地点と温
度検出手段が設けられたチップキャリアの複数箇所とレ
ーザダイオードが設けられたチップキャリアの地点の所
定の地点間の熱抵抗値から、外挿または内挿によりレー
ザダイオードの温度を求め、それに基づいて熱電素子を
駆動してレーザダイオードの温度制御をするので、温度
分布のあるチップキャリアに設けられたレーザダイオー
ドの温度が高精度に制御され、光周波数の変動が低減さ
れたレーザダイオードモジュールを得られる効果があ
る。
【0024】請求項2の発明によれば、レーザダイオー
ドの設置点を挟んでチップキャリアに配置され、レーザ
ダイオードの設置点との間の熱抵抗が等しい二つの地点
の組の少なくとも一組の二つの地点にサーミスタを設け
て直列に接続し、サーミスタの直列抵抗値を一定にする
ように熱電素子を駆動してレーザダイオードの温度制御
をするので、温度分布のあるチップキャリアに設けられ
たレーザダイオードの温度が高精度に制御され、光周波
数の変動が低減されたレーザダイオードモジュールを容
易に得られる効果がある。
ドの設置点を挟んでチップキャリアに配置され、レーザ
ダイオードの設置点との間の熱抵抗が等しい二つの地点
の組の少なくとも一組の二つの地点にサーミスタを設け
て直列に接続し、サーミスタの直列抵抗値を一定にする
ように熱電素子を駆動してレーザダイオードの温度制御
をするので、温度分布のあるチップキャリアに設けられ
たレーザダイオードの温度が高精度に制御され、光周波
数の変動が低減されたレーザダイオードモジュールを容
易に得られる効果がある。
【図1】この発明の実施例1を示す構成図である。
【図2】実施例1のレーザダイオードモジュールの温度
制御の説明図である。
制御の説明図である。
【図3】チップキャリアの温度分布を示す図である。
【図4】この発明の実施例2を示す構成図である。
【図5】実施例2のレーザダイオードモジュールの温度
制御の説明図である。
制御の説明図である。
【図6】この発明の実施例3を示す構成図である。
【図7】実施例3のレーザダイオードモジュールの温度
制御の説明図である。
制御の説明図である。
【図8】チップキャリアの温度分布を示す図である。
【図9】サーミスタの温度と電気抵抗値の関係を示す図
である。
である。
【図10】従来のレーザダイオードモジュールを示す構
成図である。
成図である。
【図11】従来のレーザダイオードモジュールの温度制
御の説明図である。
御の説明図である。
【図12】従来のレーザダイオードモジュールのチップ
キャリアの温度分布を示す図である。
キャリアの温度分布を示す図である。
1 レーザダイオード 2 サーミスタ 3 チップキャリア 4 熱電素子 5 光ファイバ 6 デュアルインライン形気密容器 7 電気端子 8 リード線 9 熱流を示す矢印 10 中継用電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−88381(JP,A) 特開 平2−112295(JP,A) 特開 平3−204011(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01S 3/18
Claims (2)
- 【請求項1】 レーザダイオードが設けられたチップキ
ャリアとチップキャリアを冷却または加熱する熱電素子
とを内蔵する気密容器を備えるレーザダイオードモジュ
ールにおいて、上記チップキャリアの複数箇所に温度検
出手段を設け、温度検出手段により測定した温度と、上
記気密容器のチップキャリアへの熱の流入出地点と上記
温度検出手段が設けられたチップキャリアの複数箇所と
上記レーザダイオードが設けられたチップキャリアの地
点の所定の地点間の熱抵抗値から、外挿または内挿によ
りレーザダイオードの温度を求め、それに基づいて上記
熱電素子を駆動してレーザダイオードの温度制御をする
ことを特徴とするレーザダイオードモジュール。 - 【請求項2】 レーザダイオードが設けられたチップキ
ャリアとチップキャリアを冷却または加熱する熱電素子
とを内蔵する気密容器を備えるレーザダイオードモジュ
ールにおいて、上記レーザダイオードの設置点を挟んで
チップキャリアに配置され、レーザダイオードの設置点
との間の熱抵抗が等しい二つの地点の組の少なくとも一
組の二つの地点にサーミスタを設けて直列に接続し、サ
ーミスタの直列抵抗値を一定にするように上記熱電素子
を駆動してレーザダイオードの温度制御をすることを特
徴とするレーザダイオードモジュール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3249248A JP2917606B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | レーザダイオードモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3249248A JP2917606B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | レーザダイオードモジュール |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0590698A JPH0590698A (ja) | 1993-04-09 |
JP2917606B2 true JP2917606B2 (ja) | 1999-07-12 |
Family
ID=17190134
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3249248A Expired - Fee Related JP2917606B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | レーザダイオードモジュール |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2917606B2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004079989A (ja) * | 2002-04-04 | 2004-03-11 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光モジュール |
JP4636606B2 (ja) | 2004-07-28 | 2011-02-23 | 八木アンテナ株式会社 | レーザダイオードモジュール収容体 |
JP2009182220A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | Opnext Japan Inc | 光伝送モジュール、波長モニタ、および波長ずれ検出方法 |
KR101142652B1 (ko) * | 2008-03-18 | 2012-05-10 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 레이저 광원 모듈 |
WO2013084746A1 (ja) * | 2011-12-06 | 2013-06-13 | コニカミノルタ株式会社 | 光半導体パッケージ、マイケルソン干渉計、およびフーリエ変換分光分析装置 |
JP5650635B2 (ja) * | 2011-12-19 | 2015-01-07 | 日本オクラロ株式会社 | 光伝送モジュール、波長モニタ、および波長ずれ検出方法 |
JP6328040B2 (ja) * | 2014-12-08 | 2018-05-23 | 三菱電機株式会社 | 波長可変光源、波長可変光源の制御方法、及び波長可変光源の製造方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02112295A (ja) * | 1988-10-21 | 1990-04-24 | Yokogawa Electric Corp | 半導体レーザ光源装置用恒温槽 |
JP2916626B2 (ja) * | 1989-08-31 | 1999-07-05 | 株式会社光電製作所 | 強制冷却型レーザパルス発生装置 |
JPH03204011A (ja) * | 1989-12-29 | 1991-09-05 | Anritsu Corp | 温度制御装置 |
-
1991
- 1991-09-27 JP JP3249248A patent/JP2917606B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0590698A (ja) | 1993-04-09 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |