JPH04279079A - Laser diode module - Google Patents
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- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06226—Modulation at ultra-high frequencies
Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバ通信用光
源として使用するレーザダイオードモジュールに関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser diode module used as a light source for optical fiber communications.
【０００２】0002
【従来の技術】図４は、従来のレーザダイオードモジュ
ールを示す斜視図であり、図において、１はレーザダイ
オード、２はレーザダイオード１を載せる金属製のチッ
プキャリア、３はチップキャリア２上に固定された特性
インピーダンス２５Ωの第１のマイクロストリップ線路
、４はレーザダイオード１を収納するパッケージ、５は
チップキャリア２とパッケージ４の間に挿入された電子
冷却素子、、６はパッケージ４を貫通する第１の電極ピ
ン、７は第１の電極ピンを固定する第１のガラス材、８
はパッケージ４を貫通する第２の電極ピン、９は第２の
電極ピン８を固定する第２のガラス材、１０は第１の電
極ピン６とチップキャリア２の上面との間に固定された
特性インピーダンス２５Ωの第２のマイクロストリップ
線路、１１はレーザダイオード１の上面電極と第１のマ
イクロストリップ線路３を接続する第１のワイヤ、１２
は第１のマイクロストリップ線路３と第２の電極ピン８
を接続する第２のワイヤ、１３は第１のマイクロストリ
ップ線路３と第２のマイクロストリップ線路１０を接続
する第３のワイヤ、１４は第１のマイクロストリップ線
路の一部で、レーザダイオード１の近傍に形成された２
０Ωの薄膜抵抗、１５はレーザダイオード１の光を導波
するシングルモード光ファイバ、１６はレーザダイオー
ド１とシングルモード光ファイバ１５の間に置かれたロ
ッドレンズである。4 is a perspective view showing a conventional laser diode module. In the figure, 1 is a laser diode, 2 is a metal chip carrier on which the laser diode 1 is placed, and 3 is a metal chip carrier fixed on the chip carrier 2. 4 is a package that houses the laser diode 1, 5 is a thermoelectric cooling element inserted between the chip carrier 2 and the package 4, and 6 is a first microstrip line that passes through the package 4. 1 electrode pin, 7 a first glass material for fixing the first electrode pin, 8
9 is a second glass material that fixes the second electrode pin 8, and 10 is fixed between the first electrode pin 6 and the top surface of the chip carrier 2. a second microstrip line with a characteristic impedance of 25Ω; 11 a first wire connecting the upper surface electrode of the laser diode 1 and the first microstrip line 3; 12;
is the first microstrip line 3 and the second electrode pin 8
13 is a third wire that connects the first microstrip line 3 and the second microstrip line 10; 14 is a part of the first microstrip line; 2 formed nearby
15 is a single mode optical fiber that guides the light of the laser diode 1, and 16 is a rod lens placed between the laser diode 1 and the single mode optical fiber 15.
【０００３】次に動作について説明する。レーザダイオ
ード１のアノード側電極はチップキャリア２及び第２の
マイクロストリップ線路１０の下面を通してパッケージ
に接続される。第２の電極８に負バイアスを印加すると
第２のワイヤ１２及び第１のワイヤ１１を通してレーザ
ダイオード１に順方向電流が流れ、レーザ光が出射され
る。出射されたレーザ光はロッドレンズ１６を通してシ
ングルモード光ファイバ１５の伝播モードとなる。一方
、図示されていない外部回路より出力インピーダンス２
５Ωで出された高周波信号は第１の電極ピン６、第２の
マイクロストリップ線路１０、第３のワイヤ１３、第１
のマイクロストリップ線路３、薄膜抵抗１４、及び第１
のワイヤ１１を通してレーザダイオード１に供給され、
レーザ光は高周波信号で強度変調される。レーザダイオ
ード１が発光している時のダイオードの微分抵抗値の数
Ωと、直列に接続された薄膜抵抗１４の抵抗値２０Ωと
の合成抵抗２５Ωにより、高周波信号は終端される。ま
た、レーザダイオード１は温度によって特性が変化する
ため、動作温度を一定に保つために、電子冷却素子５に
よって温度を調節できるようになっている。Next, the operation will be explained. The anode side electrode of the laser diode 1 is connected to the package through the chip carrier 2 and the lower surface of the second microstrip line 10. When a negative bias is applied to the second electrode 8, a forward current flows through the laser diode 1 through the second wire 12 and the first wire 11, and laser light is emitted. The emitted laser light passes through the rod lens 16 and becomes a propagation mode of the single mode optical fiber 15. On the other hand, from an external circuit (not shown), the output impedance 2
The high frequency signal output at 5Ω is transmitted to the first electrode pin 6, the second microstrip line 10, the third wire 13, and the first
microstrip line 3, thin film resistor 14, and first
is supplied to the laser diode 1 through the wire 11 of
The laser light is intensity modulated with a high frequency signal. The high frequency signal is terminated by a composite resistance of 25Ω, which is a differential resistance of several Ω when the laser diode 1 emits light and a resistance of 20Ω of the thin film resistor 14 connected in series. Further, since the characteristics of the laser diode 1 change depending on the temperature, the temperature can be adjusted by the electronic cooling element 5 in order to keep the operating temperature constant.
【０００４】0004
【発明が解決しようとする課題】従来のレーザダイオー
ドモジュールは以上のように構成されているので、熱的
に孤立されるべきチップキャリア２とパッケージ４の間
が特性インピーダンス２５Ωの第２のマイクロストリッ
プ線路１０によって接続されており、電子冷却素子５に
よるレーザダイオード１の温度調節能力が制限されると
いう問題点があった。また、ＣＡＴＶ等のアナログシス
テムに使用する場合には、レーザダイオードモジュール
と接続される高周波信号回路が７５Ωの特性インピーダ
ンスで構成されレーザダイオードモジュールの外部でイ
ンピーダンス変換器により７５Ωから２５Ωへのインピ
ーダンス変換を行う場合があるが、インピーダンス変換
器とレーザダイオードの間の電気的多重反射により、電
気−光変換効率に周波数依存性がでるという問題点があ
った。[Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional laser diode module is constructed as described above, a second microstrip with a characteristic impedance of 25Ω is connected between the chip carrier 2 and the package 4, which should be thermally isolated. Since the laser diode 1 is connected by a line 10, there is a problem in that the temperature control ability of the laser diode 1 by the electronic cooling element 5 is limited. In addition, when used in analog systems such as CATV, the high frequency signal circuit connected to the laser diode module is configured with a characteristic impedance of 75Ω, and the impedance is converted from 75Ω to 25Ω using an impedance converter outside the laser diode module. However, there is a problem in that the electrical-to-optical conversion efficiency becomes frequency dependent due to multiple electrical reflections between the impedance converter and the laser diode.
【０００５】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、レーザダイオードの温度調節能力
を増すことができるとともに、電気−光変換効率の周波
数特性をも改善できるレーザダイオードモジュールを得
ることを目的としている。The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and provides a laser diode module that can increase the temperature control ability of the laser diode and also improve the frequency characteristics of the electrical-to-optical conversion efficiency. The purpose is to obtain.
【０００６】さらに、この発明によるレーザダイオード
モジュールを安価に構成することを目的としている。A further object of the present invention is to construct a laser diode module at low cost.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明に係るレーザダ
イオードモジュールは、パッケージ内部の高周波伝送線
路上にインピーダンス変換器を挿入したものである。[Means for Solving the Problems] A laser diode module according to the present invention has an impedance converter inserted on a high frequency transmission line inside a package.
【０００８】更にこの発明に係るレーザダイオードモジ
ュールのインピーダンス変換器として、誘電体基板上に
形成されたテーパー線路を用いるものである。Furthermore, the impedance converter of the laser diode module according to the present invention uses a tapered line formed on a dielectric substrate.
【０００９】[0009]
【作用】この発明におけるレーザダイオードモジュール
は、パッケージ内部の伝送線路上に挿入されたインピー
ダンス変換器により強度変調用の高周波信号がインピー
ダンス変換されるため、電子冷却素子上とパッケージを
結ぶ伝送線路を比較的高い特性インピーダンスで構成で
き、電子冷却素子上のレーザダイオードをパッケージか
ら熱的に、より孤立させることができる。[Operation] In the laser diode module of this invention, the high frequency signal for intensity modulation is impedance converted by the impedance converter inserted on the transmission line inside the package, so the transmission line connecting the top of the thermoelectric cooling element and the package is compared. The laser diode on the thermoelectric cooling element can be further thermally isolated from the package.
【００１０】また、この発明のインピーダンス変換器は
、誘電体基板上に形成されたテーパー線路を用いること
により、インピーダンス変換器と高周波の伝送線路を一
つの部品で構成することができ、安価に構成することが
できる。Furthermore, the impedance converter of the present invention uses a tapered line formed on a dielectric substrate, so that the impedance converter and the high-frequency transmission line can be constructed in one component, and the structure can be constructed at low cost. can do.
【００１１】[0011]
【実施例】実施例１．
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図１
において、１はレーザダイオード、２はレーザダイオー
ド１を載せる金属製のチップキャリア、３はチップキャ
リア２上に固定された特性インピーダンス２５Ωのマイ
クロストリップ線路、４はレーザダイオード１を収納す
るパッケージ、５はチップキャリア２とパッケージ４の
間に挿入された電子冷却素子、６はパッケージ４を貫通
する第１の電極ピン、７は第１の電極ピンを固定する第
１のガラス材、８はパッケージ４を貫通する第２の電極
ピン、９は第２の電極ピン８を固定する第２のガラス材
、１７は第１の電極ピン６とチップキャリア２の上面と
の間に固定されたセラミック基板によるテーパー線路、
１１はレーザダイオード１の上面電極とマイクロストリ
ップ線路３を接続する第１のワイヤ、１２はマイクロス
トリップ線路３と第２の電極ピン８を接続する第２のワ
イヤ、マイクロストリップ線路３とテーパー線路１７を
接続する第３のワイヤ、１４はマイクロストリップ線路
３の一部で、レーザダイオード１の近傍に形成された２
０Ωの薄膜抵抗、１５はレーザダイオード１の光を導波
するシングルモード光ファイバ、１６はレーザダイオー
ド１とシングルモード光ファイバ１５の間に置かれたロ
ッドレンズである。[Example] Example 1. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Figure 1
, 1 is a laser diode, 2 is a metal chip carrier on which the laser diode 1 is mounted, 3 is a microstrip line with a characteristic impedance of 25Ω fixed on the chip carrier 2, 4 is a package that houses the laser diode 1, and 5 is a A thermoelectric cooling element inserted between the chip carrier 2 and the package 4; 6 a first electrode pin penetrating the package 4; 7 a first glass material fixing the first electrode pin; 8 the package 4; A penetrating second electrode pin, 9 a second glass material fixing the second electrode pin 8, and 17 a tapered ceramic substrate fixed between the first electrode pin 6 and the top surface of the chip carrier 2. line,
11 is a first wire that connects the top electrode of the laser diode 1 and the microstrip line 3; 12 is a second wire that connects the microstrip line 3 and the second electrode pin 8; and the microstrip line 3 and the tapered line 17. A third wire 14 connecting the laser diode 1 is a part of the microstrip line 3, and
15 is a single mode optical fiber that guides the light of the laser diode 1, and 16 is a rod lens placed between the laser diode 1 and the single mode optical fiber 15.
【００１２】次に動作について説明する。レーザダイオ
ード１のアノード側電極はチップキャリア２及びテーパ
ー線路１７の下面を通してパッケージに接続される。第
２の電極８に負バイアスを印加すると、第２のワイヤ１
２及び第１のワイヤ１１を通してレーザダイオード１に
順方向電流が流れ、レーザ光が出射される。出射された
レーザ光はロッドレンズ１６を通してシングルモード光
ファイバ１５の伝播モードとなる。以上の動作は従来の
実施例に示されたのと全く同一であるが、次に示す高周
波信号による直接変調の仕方が従来の実施例とは異なっ
ている。図示されていない外部回路より出力インピーダ
ンス７５Ωで出された高周波信号は第１の電極ピン６を
通してセラミック基板でできたテーパー線路１７に伝わ
る。テーパー線路１７は、電極ピン６の付近から第３の
ワイヤ１３の付近に向かってパターン幅が広くなってお
り、特性インピーダンスが次第に７５Ωから２５Ωに変
換される。その後、信号はマイクロストリップ線路３、
薄膜抵抗１４、及び第１のワイヤ１１を通してレーザダ
イオード１に供給され、レーザ光は高周波信号で強度変
調される。なお、レーザダイオード１が発光している時
のダイオードの微分抵抗値の数Ωと、直列に接続された
薄膜抵抗１４の抵抗値２０Ωとの合成抵抗２５Ωにより
、高周波信号は終端される。一方、レーザダイオード１
は動作温度を一定に保つために、電子冷却素子５によっ
て加熱、冷却される。この時、テーパー線路１７は、パ
ッケージの近傍で特性インピーダンスが７５Ωであるた
めに、２５Ωのマイクロストリップ線路であった従来の
実施例よりもパッケージ付近での幅を１／３以下に小さ
くすることができ、電子冷却素子の上面とパッケージの
間の熱抵抗を高めることができる。従って、電子冷却素
子による温度調節能力高まる。Next, the operation will be explained. The anode side electrode of the laser diode 1 is connected to the package through the chip carrier 2 and the lower surface of the tapered line 17. When a negative bias is applied to the second electrode 8, the second wire 1
A forward current flows through the laser diode 1 through the laser diode 2 and the first wire 11, and laser light is emitted. The emitted laser light passes through the rod lens 16 and becomes a propagation mode of the single mode optical fiber 15. The above operation is exactly the same as that shown in the conventional embodiment, but the following difference from the conventional embodiment is the method of direct modulation using a high frequency signal. A high frequency signal output from an external circuit (not shown) with an output impedance of 75Ω is transmitted through the first electrode pin 6 to a tapered line 17 made of a ceramic substrate. The tapered line 17 has a pattern width that becomes wider from the vicinity of the electrode pin 6 to the vicinity of the third wire 13, and the characteristic impedance is gradually converted from 75Ω to 25Ω. After that, the signal is transferred to the microstrip line 3,
The laser light is supplied to the laser diode 1 through the thin film resistor 14 and the first wire 11, and is intensity-modulated with a high frequency signal. Note that the high frequency signal is terminated by a composite resistance of 25Ω, which is a differential resistance value of several Ω of the diode when the laser diode 1 emits light, and a resistance value of 20Ω of the thin film resistor 14 connected in series. On the other hand, laser diode 1
is heated and cooled by the electronic cooling element 5 in order to keep the operating temperature constant. At this time, since the tapered line 17 has a characteristic impedance of 75Ω near the package, it is possible to reduce the width near the package to 1/3 or less compared to the conventional example, which is a 25Ω microstrip line. This makes it possible to increase the thermal resistance between the top surface of the electronic cooling element and the package. Therefore, the temperature control ability of the electronic cooling element is enhanced.
【００１３】また、テーパー線路１７は、図４に示す従
来の実施例において使用されていた第２のマイクロスト
リップ線路１０と同様の素材であるために、インピーダ
ンス変換器を内臓することによるコストの上昇も殆どな
い。Furthermore, since the tapered line 17 is made of the same material as the second microstrip line 10 used in the conventional embodiment shown in FIG. 4, the cost increases due to the built-in impedance converter. There are hardly any.
【００１４】さらに、インピーダンス変換器の部分や、
レーザダイオードの近傍では、インピーダンスミスマッ
チによる電気的多重反射が問題となるが、これらの部品
が、パッケージ４の内部でコンパクトにまとめられてい
るために、共振等といった不都合な現象は、実使用周波
数域を外れて高い領域でしか発生せず、電気−光変換効
率の周波数特性が改善される。Furthermore, the impedance converter part,
Electrical multiple reflections due to impedance mismatch are a problem in the vicinity of the laser diode, but because these components are compactly packed inside the package 4, inconvenient phenomena such as resonance can be avoided in the frequency range of actual use. This occurs only in a high region outside of the range, and the frequency characteristics of the electrical-to-optical conversion efficiency are improved.
【００１５】実施例２．
なお、上記実施例ではパッケージ４と電子冷却素子５の
上面をわたす伝送線路にテーパー線路１６を用いたもの
を示したが、図２に示すようにテーパー線路がチップキ
ャリア２の上面に固定されていても同様の効果を奏する
。この場合、薄膜抵抗１４はテーパー線路１７のレーザ
ダイオード側の端に形成され、また、第１の電極ピン６
とチップキャリア２の上面との間に固定されたマイクロ
ストリップ線路１８には、７５Ω等の高い特性インピー
ダンスのものを用いることができる。Example 2. In the above embodiment, the tapered line 16 is used as the transmission line that passes between the package 4 and the top surface of the thermoelectric cooler 5, but as shown in FIG. The same effect can be achieved. In this case, the thin film resistor 14 is formed at the end of the tapered line 17 on the laser diode side, and the thin film resistor 14 is formed at the end of the tapered line 17 on the laser diode side.
The microstrip line 18 fixed between the top surface of the chip carrier 2 and the top surface of the chip carrier 2 can be one having a high characteristic impedance such as 75Ω.
【００１６】実施例３．
また上記実施例ではインピーダンス変換器としてテーパ
ー線路を用いたものを示したが、図３に示すように、ト
ロイダルコイルによる高周波トランス１９などを用いて
もよい。Example 3. Further, in the above embodiment, a tapered line was used as the impedance converter, but as shown in FIG. 3, a high frequency transformer 19 using a toroidal coil or the like may be used.
【００１７】[0017]
【発明の効果】以上のように、この発明によればパッケ
ージ内部の高周波伝送線路上にインピーダンス変換器を
挿入したので、レーザダイオードの温度を調節する能力
が増し、また、電気−光変換効率の周波数特性も改善さ
れる効果がある。As described above, according to the present invention, since an impedance converter is inserted on the high frequency transmission line inside the package, the ability to adjust the temperature of the laser diode is increased, and the electric-to-optical conversion efficiency is improved. This also has the effect of improving frequency characteristics.
【００１８】また、インピーダンス変換器を誘電体基板
上に形成されたテーパー線路で構成したので、レーザダ
イオードモジュールが安価にできる効果がある。Furthermore, since the impedance converter is constructed from a tapered line formed on a dielectric substrate, there is an effect that the laser diode module can be manufactured at low cost.
【図１】この発明の一実施例によるレーザダイオードモ
ジュールを示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a laser diode module according to an embodiment of the present invention.
【図２】この発明の他の実施例によるレーザダイオード
モジュールを示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a laser diode module according to another embodiment of the present invention.
【図３】この発明の他の実施例によるレーザダイオード
モジュールを示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a laser diode module according to another embodiment of the present invention.
【図４】従来のレーザダイオードモジュールを示す断面
図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional laser diode module.
１ レーザダイオード ３ マイクロストリップ線路 ４ パッケージ ５ 電子冷却素子 １５ シングルモード光ファイバ １７ テーパー線路 1 Laser diode 3 Microstrip line 4 Package 5 Electronic cooling element 15 Single mode optical fiber 17 Taper line
Claims (2)
オードを保持する電子冷却素子と、上記レーザダイオー
ドと上記電子冷却素子を収納するパッケージと、上記レ
ーザダイオードと光学的に結合し上記パッケージ外に導
き出された光ファイバと、上記レーザダイオードと上記
パッケージ外部の間に敷かれた高周波電気信号の伝送線
路と、上記伝送線路上に挿入されたインピーダンス変換
器とを備えたレーザダイオードモジュール。1. A laser diode, a thermoelectric cooling element that holds the laser diode, a package that houses the laser diode and the thermoelectric cooling element, and a laser diode that is optically coupled to the laser diode and led out of the package. A laser diode module comprising an optical fiber, a high frequency electrical signal transmission line laid between the laser diode and the outside of the package, and an impedance converter inserted on the transmission line.
電体基板上に形成されたテーパー線路を用いたことを特
徴とする請求項第１項記載のレーザダイオードモジュー
ル。2. The laser diode module according to claim 1, wherein a tapered line formed on a dielectric substrate is used as the impedance converter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2333491A JPH04279079A (en) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | Laser diode module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2333491A JPH04279079A (en) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | Laser diode module |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04279079A true JPH04279079A (en) | 1992-10-05 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2333491A Pending JPH04279079A (en) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | Laser diode module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04279079A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0730327A1 (en) * | 1995-03-01 | 1996-09-04 | France Telecom | Modular assembly including two electrically connectable electronic circuits for the transmission of a high frequency signal |
| US5982793A (en) * | 1996-05-20 | 1999-11-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser module with internal matching circuit |
| EP1602952A3 (en) * | 2004-05-19 | 2006-05-10 | OpNext Japan, Inc. | Optical module and optical transmission apparatus |
-
1991
- 1991-02-18 JP JP2333491A patent/JPH04279079A/en active Pending
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| FR2731308A1 (en) * | 1995-03-01 | 1996-09-06 | France Telecom | MODULAR ASSEMBLY INCLUDING TWO ELECTRONICALLY CONNECTED ELECTRONIC CIRCUITS FOR THE TRANSMISSION OF A MICROWAVE SIGNAL |
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