JP5208551B2 - 光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光モジュールに関する。

電界吸収型光変調器（ＥＡＭ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）として知られる変調器を駆動するために、直流バイアスが必要である（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１２８５４５号公報

図１は、従来の光モジュール２００の構成を示す回路図である。図１に示すように、光モジュール２００は、半導体レーザ２０１、光変調器２０２、終端回路２０３、バイアス部２０４、変調信号端子２０６、直流バイアス端子２０７および駆動入力端子２０８を備える。

駆動入力端子２０８は、半導体レーザ２０１に接続されている。変調信号端子２０６は、伝送線路２０５を介して光変調器２０２に接続されている。伝送線路２０５と光変調器２０２とは、ボンディングワイヤＬ１１によって接続されている。また、光変調器２０２は、変調信号端子２０６および終端回路２０３に対して並列に接続されている。

直流バイアス端子２０７は、バイアス部２０４および終端回路２０３を介して光変調器２０２に接続されている。終端回路２０３は、変調信号端子２０６側に終端抵抗Ｒ１１を備え、グランド電位側にコンデンサＣ１１を備える。終端抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ１１とは直列に接続されている。また、終端回路２０３は、ボンディングワイヤＬ１１およびボンディングワイヤＬ１２を介して伝送線路２０５と接続されている。

バイアス部２０４は、変調信号端子２０６から入力される変調信号をカットするチョークコイルＬ１３を備える。バイアス部２０４は、終端回路２０３の終端抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ１１との間に接続されている。

この構成によれば、変調信号端子２０６から直流バイアス端子２０７側へ漏洩する変調信号は、終端抵抗Ｒ１１によって減衰させることができる。それにより、直流バイアス端子２０７に対する変調信号のアイソレーションを大きくすることができる。

しかしながら、従来の光モジュール２００においては、直流バイアスが終端抵抗Ｒ１１を介して光変調器２０２へ入力されるため、終端抵抗Ｒ１１による直流バイアスの損失を回避することができなかった。終端抵抗Ｒ１１の値は、終端インピーダンスの値（例えば、５０Ω）に応じて決定される。それにより、終端抵抗Ｒ１１の値をむやみに小さくすることはできない。

また、直流バイアスは終端抵抗Ｒ１１において熱に変換される。この熱が半導体レーザの温度制御装置（図示せず）の温度制御を相殺する等の影響を与える問題があった。

本発明は、終端抵抗における直流バイアスの損失を低減させることができるとともに温度制御装置の温度制御への影響を抑制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。

本発明に係る光モジュールは、変調信号端子と、変調信号端子と接続された光変調器と、光変調器とグランド電位との間に接続された終端抵抗と、変調信号端子に接続され終端抵抗よりも小さい抵抗値を有するバイアス抵抗と、バイアス抵抗を介して光変調器へ直流バイアスを供給するための直流バイアス端子と、を有することを特徴とするものである。

本発明に係る光モジュールにおいては、終端抵抗を介さずにバイアス抵抗を介して光変調器へ直流バイアスが供給される。この場合、直流バイアスの損失を低減させることができる。さらに、終端抵抗に直流バイアスを流す場合に比較して発熱量が抑制される。それにより、本発明に係る光モジュールが搭載される温度制御装置の温度制御に対する影響を抑制することができる。

終端抵抗には、第１コンデンサが直列接続されていてもよい。また、第１コンデンサは、終端抵抗と光変調器との間に接続されていてもよい。この場合、終端抵抗への直流バイアスの入力を遮断することができる。

第１コンデンサは、キャリア上に設けられた下部電極、誘電体および上部電極の積層構造によって構成され、終端抵抗は、キャリア上に設けられた抵抗膜によって構成されるとともに、一端が第１コンデンサの下部電極と接続され他端がキャリアを貫通して設けられたビアホールによって裏面のグランド電位と接続されていてもよい。この場合、終端抵抗、第１コンデンサおよびグランド電位間をボンディングワイヤによって接続する必要がない。それにより、ボンディングワイヤを低減させることができる。その結果、終端特性を向上させることができる。

バイアス抵抗には、チョークコイルが直列接続されていてもよい。この場合、変調信号の流れが抑制される。それにより、直流バイアス端子への変調信号の漏洩が低減される。

チョークコイルには、ダンピング抵抗が並列に接続されていてもよい。この場合、チョークコイルを中心とした共振が抑制される。その結果、直流バイアス端子への変調信号の漏洩が低減される。

本発明に係る光モジュールは、直流バイアス端子とグランド電位とを接続する第２コンデンサをさらに備えていてもよい。この場合、直流バイアス端子への変調信号の漏洩をさらに防止することができる。

本発明によれば、終端抵抗における直流バイアスの損失を低減させることができるとともに温度制御装置の温度制御への影響を抑制することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図２は、本発明の第１実施例に係る光モジュール１０の構成を示す回路図である。図２に示すように、光モジュール１０は、半導体レーザ１、光変調器２、終端回路３、バイアス部４、変調信号端子６、直流バイアス端子７および駆動入力端子８を備える。

駆動入力端子８は、半導体レーザ１に接続されている。半導体レーザ１には、駆動入力端子８から駆動電流が入力される。それにより、半導体レーザ１は、レーザ発振する。

変調信号端子６は、伝送線路５を介して光変調器２に接続されている。伝送線路５と光変調器２とは、ボンディングワイヤＬ１によって接続されている。また、光変調器２は、変調信号端子６および終端回路３に対して、並列に接続されている。光変調器２には、変調信号端子６から伝送線路５を介して変調信号が入力される。それにより、光変調器２は、半導体レーザ１からのレーザ光を光変調信号に変調する。

終端回路３は、変調信号端子６に対して、光変調器２と並列に接続されている。終端回路３は、変調信号端子６側にコンデンサＣ１を備え、グランド電位側に終端抵抗Ｒ１を備える。終端抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とは、直列に接続されている。また、終端回路３は、ボンディングワイヤＬ１およびボンディングワイヤＬ２を介して伝送線路５と接続されている。終端回路３を設けることによって、変調信号端子６からの変調信号を終端抵抗Ｒ１によってインピーダンス整合をとることができる。

直流バイアス端子７は、バイアス部４を介して光変調器２に接続されている。バイアス部４は、伝送線路５とボンディングワイヤＬ１との間に接続されている。バイアス部４は、直流バイアス端子７側から順にチョークコイルＬ３およびバイアス抵抗Ｒ２が直列に接続された構造を有する。したがって、バイアス抵抗Ｒ２は、変調信号端子６および終端抵抗Ｒ１に対して並列に接続されている。バイアス抵抗Ｒ２は、終端抵抗Ｒ１よりも小さい抵抗値を有する。例えば、好ましい一例として、終端抵抗Ｒ１の抵抗値が５０Ωである場合に、バイアス抵抗Ｒ２は５Ω程度の抵抗値を有する。チョークコイルＬ３は、高周波信号の流れを抑制することができる。それにより、チョークコイルＬ３は、変調信号端子６から入力される変調信号をカットする機能を有する。

本実施例においては、直流バイアス端子７に対して光変調器２と終端抵抗Ｒ１とが並列に接続されていることから、終端抵抗Ｒ１に直流バイアスが入力されることを抑制することができる。さらに、本実施例においては直流バイアス端子７と終端抵抗Ｒ１との間にコンデンサＣ１が設けられていることから、終端抵抗Ｒ１への直流バイアスの入力を遮断することができる。

バイアス抵抗Ｒ２は、直流バイアス端子７側へ漏洩する変調信号を減衰する機能を有する。終端抵抗Ｒ１の抵抗値（例えば、５０Ω）は、終端回路の抵抗値としては適正な値である。しかしながら、この抵抗値は、直流バイアス端子７側へ漏洩する変調信号を減衰する値としては過大である。それにより、直流バイアス端子７と光変調器２との間に終端抵抗Ｒ１を配置すれば、直流バイアスの損失が大きくなってしまう。これに比較して、本実施例においては、直流バイアス端子７と光変調器２との間に終端抵抗Ｒ１よりも小さい抵抗値を有するバイアス抵抗Ｒ２が配置されることから、直流バイアスの損失を低減させることができる。また、終端抵抗Ｒ１に直流バイアスを流す場合に比較して発熱量が抑制される。それにより、光モジュール１０が搭載される温度制御装置の温度制御に対する影響を抑制することができる。

なお、チョークコイルＬ３とダンピング抵抗とを、並列に接続してもよい。この場合、チョークコイルＬ３を中心とした共振が抑制される。その結果、直流バイアス端子７への変調信号の漏洩がさらに低減される。

図３は、光モジュール１０の主要部に係る平面図である。図３に示すように、光モジュール１０は、温度制御装置２２上に、各要素を搭載する実装部１３０が配置された構造を有する。実装部１３０には、半導体レーザ１、光変調器２、終端回路３、バイアス部４および伝送線路５が実装されている。半導体レーザ１および光変調器２は、半導体レーザ１から出力されるレーザ光の光軸上に光変調器２が配置されるように、半導体基板上に１チップ化されており、これが実装部１３０上に搭載されている。

さらに、半導体レーザ１から出力されるレーザ光の光軸上に、レンズ２０および光ファイバコネクタ３０が配置されている。レンズ２０は、温度制御装置２２上に配置されている。温度制御装置２２は、半導体レーザ１および光変調器２の温度を制御するための装置である。図３においては、変調信号端子６として、ＲＦコネクタ２１が配置されている。

伝送線路５とバイアス抵抗Ｒ２とは、ボンディングワイヤＬ４によって接続されている。バイアス抵抗Ｒ２とチョークコイルＬ３とは、ボンディングワイヤＬ５によって接続されている。半導体レーザ１と駆動入力端子８とは、ボンディングワイヤＬ６によって接続されている。チョークコイルＬ３と直流バイアス端子７とは、ボンディングワイヤＬ７によって接続されている。

図４は、図３のＡ−Ａ線断面図であり、終端抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１の断面構造を示す。図４に示すように、コンデンサＣ１は、下部電極１０３上に誘電体層１０２および上部電極１０１が積層された構造を有し、セラミックスからなるキャリア１１０表面のメタライズ１１１上に搭載されている。

終端抵抗Ｒ１は、キャリア１１０上に形成された抵抗膜によって構成されている。終端抵抗Ｒ１の一端は、キャリア１１０表面のメタライズ１１１によってコンデンサＣ１の下部電極１０３と接続されている。また、終端抵抗Ｒ１の他端は、キャリア１１０表面のメタライズ１１２を経由して、キャリア１１０裏面に貫通して設けられたビアホール金属１２０に接続されている。ビアホール金属１２０は、キャリア１１０が実装される実装部１３０表面に接続されている。実装部１３０の表面は、グランド電位に接続されている。

本実施例においては、終端回路３を構成する終端抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１のうち、コンデンサＣ１が光変調器２側に配置されかつ終端抵抗Ｒ１がグランド電位側に配置されている。図４の構成によれば、終端抵抗Ｒ１の両端の電極は、いずれもキャリア１１０の表面に配置されることから、キャリア１１０の表面に配置されるコンデンサＣ１の下部電極１０３、終端抵抗Ｒ１およびビアホール金属１２０は、キャリア１１０表面のメタライズを介して接続されうる。

この場合、終端抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１およびグランド電位間をボンディングワイヤによって接続する必要がない。それにより、終端回路３においてボンディングワイヤを減らすことができる。その結果、高周波特性を良好にすることができる。

これに比較して、終端抵抗Ｒ１を光変調器側に配置してコンデンサＣ１をグランド電位側に配置した場合、終端抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１との間またはコンデンサＣ１とグランド電位との間にボンディングワイヤを接続する必要がある。この場合、高周波特性を良好にすることが困難である。

図１に示した従来例では、終端抵抗Ｒ１を直流バイアス端子２０７側へ漏洩する変調信号の減衰に利用していたため、終端抵抗Ｒ１を光変調器２側に接続する必要があった。一方、本実施例に係る光モジュール１０は、終端抵抗Ｒ１を直流バイアス端子７側へ漏洩する変調信号の減衰に利用していないため、終端抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１のいずれを光変調器２へ接続するかは任意に決定することができる。

すなわち、図４に示す構造を採用することができたのも、バイアス抵抗Ｒ２を変調信号端子６および終端抵抗Ｒ１に対して並列に接続したことに起因する効果である。

図５は、本発明の第２実施例に係る光モジュール１０ａの構成を示す回路図である。図５において、実施例１に係る光モジュール１０と同じ部位には同じ番号が付されている。光モジュール１０ａが図２の光モジュール１０と異なる点は、一端がグランド電位に接続されたコンデンサＣ２が直流バイアス端子７とチョークコイルＬ３との間に接続されている点である。

コンデンサＣ２は、交流通過のためのコンデンサであり、バイアス抵抗Ｒ２およびチョークコイルＬ３を経て漏洩した変調信号をグランド電位に接続する。この場合、直流バイアス端子７への変調信号の漏洩および外部からのノイズ等の流入をさらに防止することができる。

図６は、本発明の第３実施例に係る光モジュール１０ｂの構成を示す回路図である。図６において、実施例１に係る光モジュール１０と同じ部位には同じ番号が付されている。光モジュール１０ｂが図２の光モジュール１０と異なる点は、バイアス部４が光変調器２に対して終端回路３側に接続されている点である。すなわち、本実施例においては、終端回路３およびバイアス部４は、ボンディングワイヤＬ２を介して光変調器２と接続されている。

本実施例においても、実施例１と同様、バイアス抵抗Ｒ２が変調信号端子６および終端抵抗Ｒ１に対して並列に接続されているため、直流バイアスの損失が抑制される。

従来の光モジュールの構成を示す回路図である。 本発明の第１実施例に係る光モジュールの構成を示す回路図である。 光モジュールの主要部に係る平面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図であり、終端抵抗およびコンデンサの断面構造を示す図である。 本発明の第２実施例に係る光モジュールの構成を示す回路図である。 本発明の第３実施例に係る光モジュールの構成を示す回路図である。

符号の説明

１ 半導体レーザ
２ 光変調器
３ 終端回路
４ バイアス部
６ 変調信号端子
７ 直流バイアス端子
８ 駆動入力端子
１０ 光モジュール
Ｃ１ コンデンサ
Ｌ１，Ｌ２ ボンディングワイヤ
Ｌ３ チョークコイル
Ｒ１ 終端抵抗
Ｒ２ バイアス抵抗

Claims (7)

1. 変調信号端子と、
   前記変調信号端子と接続された光変調器と、
   前記光変調器とグランド電位との間に接続された終端抵抗と、
   前記変調信号端子に接続され、前記終端抵抗よりも小さい抵抗値を有するバイアス抵抗と、
   前記バイアス抵抗を介して前記光変調器へ直流バイアスを供給するための直流バイアス端子と、を有することを特徴とする光モジュール。
2. 前記終端抵抗には、第１コンデンサが直列接続されていることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
3. 前記第１コンデンサは、前記終端抵抗と前記光変調器との間に接続されることを特徴とする請求項２記載の光モジュール。
4. 前記第１コンデンサは、キャリア上に設けられた下部電極、誘電体および上部電極の積層構造によって構成され、
   前記終端抵抗は、前記キャリア上に設けられた抵抗膜によって構成されるとともに、一端が前記第１コンデンサの下部電極と接続され他端が前記キャリアを貫通して設けられたビアホールによって裏面のグランド電位と接続されていることを特徴とする請求項３記載の光モジュール。
5. 前記バイアス抵抗には、チョークコイルが直列接続されていることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
6. 前記チョークコイルには、ダンピング抵抗が並列に接続されていることを特徴とする請求項５記載の光モジュール。
7. 前記直流バイアス端子と前記グランド電位とを接続する第２コンデンサをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。

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