WO2023132042A1 - 光通信用デバイス及び電子機器 - Google Patents

光通信用デバイス及び電子機器 Download PDF

Info

Publication number
WO2023132042A1
WO2023132042A1 PCT/JP2022/000300 JP2022000300W WO2023132042A1 WO 2023132042 A1 WO2023132042 A1 WO 2023132042A1 JP 2022000300 W JP2022000300 W JP 2022000300W WO 2023132042 A1 WO2023132042 A1 WO 2023132042A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical communication
communication device
signal line
frequency substrate
ground
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/000300
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
伸夫 大畠
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to PCT/JP2022/000300 priority Critical patent/WO2023132042A1/ja
Priority to JP2022530863A priority patent/JPWO2023132042A1/ja
Publication of WO2023132042A1 publication Critical patent/WO2023132042A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0239—Combinations of electrical or optical elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management

Definitions

  • the present disclosure relates to optical communication devices and electronic equipment.
  • Patent Document 1 discloses an optical communication device that operates using high-frequency signals.
  • the optical communication device disclosed in Patent Document 1 is intended to improve high-frequency characteristics.
  • the optical communication device disclosed in Patent Document 1 includes a laser device. This laser device can output laser light when a high-frequency signal is applied. A laser device is kept at a high temperature by outputting a laser beam. Thus, if the laser device is kept at a high temperature, there is a possibility that the laser light will not be output stably. As a result, the optical communication device disclosed in Patent Literature 1 does not take into consideration the heat dissipation of the laser device, which causes a decrease in the output of laser light.
  • the present disclosure has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present disclosure is to provide an optical communication device capable of ensuring heat dissipation for a laser device while improving the transmission characteristics of high-frequency signals.
  • An optical communication device includes a high-frequency substrate having a dielectric constant lower than that of a substrate made of ceramics, a signal line formed on the surface of the high-frequency substrate, and a signal line surrounding the signal line. a ground formed on the surface of the high-frequency substrate; a conductor pattern formed on the surface of the high-frequency substrate and connected to the ground via a resistor; and a signal line and conductor pattern mounted on the surface of the high-frequency substrate via the ground. It has a laser device to be electrically connected, and a via that penetrates the high-frequency substrate in the thickness direction and contacts the laser device.
  • the present disclosure it is possible to secure heat dissipation for the laser device while improving the transmission characteristics of high-frequency signals. As a result, the present disclosure can suppress a decrease in laser light output.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical communication device according to Embodiment 1;
  • FIG. 1A is a plan view of an optical communication device according to Embodiment 1.
  • FIG. 1B is a side view of the optical communication device according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing pass characteristics of high-frequency signals; It is a figure which shows the temperature characteristic of EML.
  • FIG. 3A is a diagram showing the temperature with respect to the number of EML vias.
  • FIG. 3B is a diagram showing temperature differential values with respect to the number of EML vias.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration
  • FIG. 4B is a bottom side view of the optical communication device according to Embodiment 2.
  • FIG. 4C is a left side view of the optical communication device according to Embodiment 2.
  • FIG. 4D is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 4A.
  • FIG. 10 is a diagram showing the configuration of an optical communication device according to Embodiment 3;
  • 5A is a plan view of an optical communication device according to Embodiment 3.
  • FIG. 5B is a bottom view of the optical communication device according to Embodiment 3.
  • FIG. 5C is a left side view of the optical communication device according to Embodiment 3.
  • FIG. 5D is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 5A.
  • FIG. 11 is a plan view of an electronic device according to Embodiment 4;
  • Embodiment 1 An optical communication device 10 according to Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
  • FIG. 1 An optical communication device 10 according to Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an optical communication device 10 according to Embodiment 1. As shown in FIG.
  • the optical communication device 10 includes a high frequency substrate 11, an EML (Electro Absorption Modulator Integrated Laser) 12 as a laser device, a signal line 13, a ground 14, a conductor pattern 15, a resistor 16 , and a plurality of vias 17 .
  • EML Electro Absorption Modulator Integrated Laser
  • the high frequency board 11 is a board for mounting the EML 12.
  • the high-frequency substrate 11 has a front surface 11a and a back surface 11b.
  • An EML 12 , a signal line 13 , a ground 14 , a conductor pattern 15 and a resistor 16 are provided on the surface 11 a of the high frequency substrate 11 .
  • the high-frequency substrate 11 is a substrate having a dielectric constant lower than that of a substrate made of ceramics.
  • the high-frequency substrate 11 is made of an insulating material such as glass, for example.
  • the EML 12 is a laser device that modulates and outputs laser light.
  • the two-dot chain line arrow shown in FIG. 1 indicates the output direction of the laser light.
  • Such an EML 12 has, for example, a laser output (not shown) and a modulator 12a.
  • a laser output part outputs a laser beam.
  • This laser output is, for example, a laser diode.
  • the modulator 12a modulates the laser light output from the laser output section.
  • the signal line 13 is a line for transmitting high frequency signals. This signal line 13 is formed linearly.
  • the length direction (transmission direction) of the signal line 13 is the same direction as the output direction of the laser light in the EML 12 .
  • the ground 14 is formed so as to surround the signal line 13 without contacting the signal line 13 . That is, a gap is formed between the signal line 13 and the ground 14, and the surface 11a of the high frequency substrate 11 is exposed.
  • the conductor pattern 15 is not in contact with the signal line 13. Also, the conductor pattern 15 is connected to the ground 14 through the resistor 16 .
  • the EML 12 is mounted on the surface 11a of the high frequency substrate 11 via the ground 14. At this time, the modulator 12 a is connected to the ground 14 . Also, the modulator 12a is electrically connected to the signal line 13 via a metal wire 18a. Furthermore, the modulator 12a is electrically connected to the conductor pattern 15 via a metal wire 18b.
  • the high frequency signal transmitted through the signal line 13 is applied to the modulator 12a of the EML 12 via the metal wire 18a. Therefore, the modulator 12a modulates the laser light output from the laser output section according to the signal level of the applied high frequency signal. After passing through the modulator 12a, the high-frequency signal applied to the modulator 12a is transmitted from the conductor pattern 15 to the resistor 16 via the metal wire 18b.
  • the impedance of the signal line 13 is designed to be, for example, 50 ⁇ .
  • the impedance of the resistor 16 is also designed to be 50 ⁇ .
  • the vias 17 are conductors embedded in holes penetrating the high-frequency substrate 11 in its thickness direction. One end of the via 17 is open to the surface 11 a of the high frequency substrate 11 . At this time, one end of the via 17 is not covered with the ground 14 . Also, one end of all the vias 17 is in contact with the mounting surface of the EML 12 .
  • the mounting surface of the EML 12 is the lower surface of the EML 12 and the surface of the EML 12 that contacts the ground 14 .
  • the other end of the via 17 is open to the rear surface 11b of the high frequency substrate 11.
  • a conductor pattern may be formed on the rear surface 11 b of the high-frequency substrate 11 so as to connect to the other end of the via 17 .
  • Such vias 17 are made of, for example, a metal material having excellent thermal conductivity, such as copper. Therefore, the front surface 11 a and the rear surface 11 b of the high frequency substrate 11 are thermally connected by the vias 17 .
  • the optical communication device 10 can dissipate heat from the laser output section of the EML 12 to the laser output section of the EML 12 by releasing the heat generated from the laser output section of the EML 12 from the front surface side to the rear surface side of the high-frequency substrate 11 .
  • the high-frequency substrate 11 with a low dielectric constant has a low thermal conductivity. Therefore, the heat generated from the laser output portion of the EML 12 is less likely to be released to the outside of the high frequency substrate 11 .
  • the optical communication device 10 increases the thermal conductivity of the high-frequency substrate 11 by providing the vias 17 in the high-frequency substrate 11 .
  • FIG. 2 is a diagram showing pass characteristics of high-frequency signals.
  • the vertical axis in FIG. 2 indicates the pass characteristic [dB] of the high frequency signal, and the horizontal axis in FIG. 2 indicates the frequency [GHz] of the high frequency signal.
  • the solid line in FIG. 2 shows the high-frequency signal transmission characteristics of the high-frequency substrate 11 made of glass, and the dotted line in FIG. It shows the pass characteristics of high frequency signals.
  • the AIN board has the EML 12 , the signal line 13 , the ground 14 , the conductor pattern 15 and the resistor 16 like the high-frequency board 11 , but does not have the via 17 .
  • the matching impedance between the signal line 13 and the resistor 16 is 50 ⁇ .
  • the AIN substrate Since the AIN substrate has a high dielectric constant, a high-frequency signal is applied from the signal line 13 to the modulator 12a of the EML 12, but the impedance of the signal line 13 or the modulator 12a is a predetermined value (eg, 50 ⁇ ). easy to come off. Therefore, high-frequency signals often resonate between the signal line 13 and the modulator 12a.
  • the resonance frequency of the high frequency signal occurs at approximately 68 GHz (position II).
  • the pass characteristics of high frequency signals in the AIN substrate are degraded, and the ⁇ 3 dB band is limited to about 56 GHz.
  • the high-frequency substrate 11 since the dielectric constant is low, the wavelength of the high-frequency signal wave (electromagnetic wave) in the substrate is longer than the wavelength of the high-frequency signal wave in the AIN substrate. become longer. Therefore, the high frequency substrate 11 can extend the resonance frequency of the high frequency signal to the higher frequency side. As a result, the high-frequency signal pass characteristics of the high-frequency substrate 11 are improved, and the ⁇ 3 dB band is improved to approximately 61 GHz.
  • FIG. 3 is a diagram showing temperature characteristics of the EML 12 when the temperature of the rear surface 11b of the high-frequency substrate 11 is kept constant at 50° C., for example.
  • FIG. 3A is a diagram showing the temperature versus the number of vias in the EML 12.
  • FIG. The vertical axis in FIG. 3A indicates the temperature [° C.] of the EML 12 and the horizontal axis in FIG. 3A indicates the number of vias 17 .
  • the temperature of the EML 12 decreases as the number of vias 17 increases. At this time, the temperature of the EML 12 does not drop below 50° C. even if the number of vias 17 is nine or more. That is, in the optical communication device 10, when the number of vias 17 is nine or more, the temperature of the EML 12 hardly drops any more. As a result, in the optical communication device 10, for example, the optimum number of vias 17 can be set to nine.
  • FIG. 3B is a diagram showing temperature differential values with respect to the number of vias of the EML 12.
  • FIG. The vertical axis in FIG. 3B indicates the temperature differential value with respect to the number of vias in the EML 12, and the horizontal axis in FIG. 3B indicates the number of vias 17. As shown in FIG.
  • the temperature differential value with respect to the number of vias in the EML 12 increases as the number of vias 17 increases.
  • the number of vias 17 is nine.
  • the temperature differential value (0.25) with respect to the number of vias of the EML 12 only approaches 0 even if the number of vias 17 exceeds nine, and hardly changes.
  • the optimum number of vias 17 can be set to nine.
  • the optical communication device 10 can extend the resonance frequency of the high frequency signal to the higher frequency side by including the high frequency substrate 11 with a low dielectric constant. Therefore, the optical communication device 10 can improve the transmission characteristics of high-frequency signals. Further, in the optical communication device 10, the via 17 in contact with the EML 12 is provided in the high-frequency substrate 11, so that the heat dissipation of the EML 12 can be ensured. Therefore, the optical communication device 10 can stably output laser light from the EML 12 . As a result, the optical communication device 10 can suppress a decrease in output of laser light.
  • the optical communication device 10 includes the high-frequency substrate 11 having a dielectric constant lower than that of the ceramic substrate, and the signal line 13 formed on the surface 11a of the high-frequency substrate 11. a ground 14 formed on the surface 11a of the high-frequency substrate 11 so as to surround the signal line 13; a conductor pattern 15 formed on the surface 11a of the high-frequency substrate 11 and connected to the ground 14 via a resistor 16; The EML 12 mounted on the surface 11 a of the high-frequency substrate 11 via the ground 14 and electrically connected to the signal line 13 and the conductor pattern 15 , and the via 17 penetrating the high-frequency substrate 11 in the thickness direction and contacting the EML 12 . Prepare. As a result, the optical communication device 10 can secure heat dissipation for the laser device while improving the transmission characteristics of high-frequency signals.
  • the number of vias 17 is such that the temperature differential value with respect to the number of vias of the EML 12 is 0.25 or less. Therefore, in the optical communication device 10, it is possible to set the optimum number of vias that can sufficiently dissipate heat to the EML 12.
  • FIG. 1 the number of vias 17 is such that the temperature differential value with respect to the number of vias of the EML 12 is 0.25 or less. Therefore, in the optical communication device 10, it is possible to set the optimum number of vias that can sufficiently dissipate heat to the EML 12.
  • the high frequency substrate 11 is made of glass. Therefore, in the optical communication device 10, the high frequency substrate 11 having a low dielectric constant can be easily manufactured.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the optical communication device 20 according to the second embodiment. It should be noted that configurations having functions similar to those of the configuration described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the optical communication device 20 according to the second embodiment has a configuration in which two slits 21 are added to the configuration of the optical communication device 10 according to the first embodiment.
  • the slit 21 has a notch shape that penetrates the high-frequency substrate 11 in its thickness direction.
  • the slit 21 is arranged along the length direction of the signal line 13 between the signal line 13 and the ground 14 .
  • the optical communication device 20 can provide a gap due to the slit 21 .
  • the optical communication device 20 is formed by cutting the high-frequency substrate 11 in the thickness direction, and includes the slit 21 arranged between the signal line 13 and the ground 14 . Therefore, the optical communication device 20 can reduce the dielectric constant of the high-frequency substrate 11 . As a result, the optical communication device 20 can reduce dielectric loss and transmit good high-frequency signals.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the optical communication device 30 according to the third embodiment. It should be noted that configurations having functions similar to those of the configuration described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the optical communication device 30 according to the third embodiment has a configuration in which two grooves 31 are added to the configuration of the optical communication device 10 according to the first embodiment.
  • the groove 31 is formed in the surface 11a of the high frequency substrate 11. As shown in FIG. The groove 31 is arranged along the length direction of the signal line 13 between the signal line 13 and the ground 14 . By forming the groove 31 in the high-frequency substrate 11 , the optical communication device 30 can provide a gap due to the groove 31 .
  • the optical communication device 30 includes the groove 31 formed on the surface 11 a of the high frequency substrate 11 and arranged between the signal line 13 and the ground 14 . Therefore, the optical communication device 30 can reduce the dielectric constant of the high-frequency substrate 11 . As a result, the optical communication device 30 can reduce dielectric loss and perform good high-frequency signal transmission.
  • Embodiment 4 Electronic device 100 according to Embodiment 4 will be described with reference to FIG. It should be noted that configurations having functions similar to those of the configuration described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the electronic device 100 shown in FIG. 6 is assumed to be, for example, a transceiver.
  • the optical communication device 10 according to the first embodiment is applied to this electronic equipment 100 .
  • the optical communication device 20 according to the second embodiment or the optical communication device 30 according to the third embodiment is applied to the electronic equipment 100 instead of the optical communication device 10 according to the first embodiment. You can
  • the electronic equipment 100 includes an optical communication device 10, a carrier 41, a temperature control element 42, and a printed circuit board 51.
  • the carrier 41 is made of a metallic material such as copper and gold that has excellent thermal conductivity.
  • the surface of this carrier 41 is in contact with the back surface 11 b of the high frequency substrate 11 . Note that the electronic device 100 does not have to include the carrier 41 .
  • the temperature adjustment element 42 adjusts the temperature of the EML 12.
  • This temperature adjustment element 42 is, for example, a heater or the like.
  • the temperature adjustment element 42 is in contact with the rear surface of the carrier 41 . Therefore, the temperature adjustment element 42 adjusts the temperature of the EML 12 to a constant temperature by transmitting the temperature to the EML 12 via the carrier 41 and the via 17 .
  • the temperature of the laser light output from the laser output section of the EML 12 is kept constant, so that the wavelength of the laser light is stabilized. Note that if the electronic device 100 does not include the carrier 41 , the temperature adjustment element 42 contacts the rear surface 11 b of the high-frequency substrate 11 .
  • the printed board 51 has one signal line (printed board side signal line) 52 and two grounds (printed board side ground) 53 . These signal lines 52 and ground 53 are formed on the surface of the printed circuit board 51 .
  • the signal line 52 is a line that transmits high frequency signals. This signal line 52 is electrically connected to the signal line 13 formed on the high-frequency substrate 11 via a metal wire 54a. Therefore, the high-frequency signal transmitted through the signal line 52 is sent to the signal line 13 via the metal wire 54a.
  • the two grounds 53 are provided on both sides of the signal line 52 in the length direction. Each ground 53 is connected to the ground 14 of the high-frequency substrate 11 via a metal wire 54b.
  • the electronic device 100 includes the optical communication device 10, the temperature adjustment element 42 for adjusting the temperature of the EML 12, the signal line 52 electrically connected to the signal line 13, the ground 14 and the electrical and a printed circuit board 51 having a ground 53 that is connected to the circuit board. Therefore, the electronic device 100 can keep the temperature of the EML 12 constant. As a result, the electronic device 100 can maintain the temperature of the laser light output from the laser output section of the EML 12 at a constant temperature, thereby stabilizing the wavelength of the laser light. That is, the electronic device 100 can suppress a decrease in output of laser light.
  • the present disclosure can freely combine each embodiment, modify any component of each embodiment, or omit any component in each embodiment. .
  • optical communication device by providing vias in a high-frequency substrate having a low dielectric constant, it is possible to improve the transmission characteristics of high-frequency signals and ensure heat dissipation for a laser device. suitable for use in

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

光通信用デバイス（１０）は、セラミックスで形成される基板の誘電率よりも低い誘電率を有する高周波基板（１１）と、高周波基板（１１）の表面（１１ａ）に形成される信号線路（１３）と、信号線路（１３）の周囲を囲むように、高周波基板（１１）の表面（１１ａ）に形成されるグランド（１４）と、高周波基板（１１）の表面（１１ａ）に形成され、グランド（１４）に抵抗（１６）を介して接続する導体パターン（１５）と、グランド（１４）を介して高周波基板（１１）の表面（１１ａ）に実装され、信号線路（１３）及び導体パターン（１５）と電気的に接続するＥＭＬ（１２）と、高周波基板（１１）を厚さ方向に貫通し、ＥＭＬ（１２）と接触するビア（１７）とを備える。

Description

光通信用デバイス及び電子機器
　本開示は、光通信用デバイス及び電子機器に関する。
　特許文献１には、高周波信号を用いて動作する光通信用デバイスが開示されている。この特許文献１に開示された光通信用デバイスは、高周波特性の向上を図るものである。
特開２０１６－１８１５４３号公報
　特許文献１に開示された光通信用デバイスは、レーザ装置を備えている。このレーザ装置は、高周波信号が印加されると、レーザ光を出力可能となっている。レーザ装置は、レーザ光を出力することで、高温に保持される。このように、レーザ装置が高温に保持されると、レーザ光が安定的に出力されないおそれがある。この結果、特許文献１に開示された光通信用デバイスは、レーザ装置に対する放熱性を考慮していないため、レーザ光の出力低下を招いてしまう。
　本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、高周波信号の通過特性を改善しつつ、レーザ装置に対する放熱性を確保することができる光通信用デバイスを提供することを目的とする。
　本開示に係る光通信用デバイスは、セラミックスで形成される基板の誘電率よりも低い誘電率を有する高周波基板と、高周波基板の表面に形成される信号線路と、信号線路の周囲を囲むように、高周波基板の表面に形成されるグランドと、高周波基板の表面に形成され、グランドに抵抗を介して接続する導体パターンと、グランドを介して高周波基板の表面に実装され、信号線路及び導体パターンと電気的に接続するレーザ装置と、高周波基板を厚さ方向に貫通し、レーザ装置と接触するビアとを備えるものである。
　本開示によれば、高周波信号の通過特性を改善しつつ、レーザ装置に対する放熱性を確保することができる。この結果、本開示は、レーザ光の出力低下を抑えることができる。
実施の形態１に係る光通信用デバイスの構成を示す図である。図１Ａは、実施の形態１に係る光通信用デバイスの平面図である。図１Ｂは、実施の形態１に係る光通信用デバイスの側面図である。 高周波信号の通過特性を示す図である。 ＥＭＬの温度特性を示す図である。図３Ａは、ＥＭＬのビア本数に対する温度を示す図である。図３Ｂは、ＥＭＬのビア本数に対する温度微分値を示す図である。 実施の形態２に係る光通信用デバイスの構成を示す図である。図４Ａは、実施の形態２に係る光通信用デバイスの平面図である。図４Ｂは、実施の形態２に係る光通信用デバイスの下側面図である。図４Ｃは、実施の形態２に係る光通信用デバイスの左側面図である。図４Ｄは、図４ＡのＩＶ－ＩＶ矢視断面図である。 実施の形態３に係る光通信用デバイスの構成を示す図である。図５Ａは、実施の形態３に係る光通信用デバイスの平面図である。図５Ｂは、実施の形態３に係る光通信用デバイスの下側面図である。図５Ｃは、実施の形態３に係る光通信用デバイスの左側面図である。図５Ｄは、図５ＡのＶ－Ｖ矢視断面図である。 実施の形態４に係る電子機器の平面図である。
　以下、本開示をより詳細に説明するために、本開示を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　実施の形態１に係る光通信用デバイス１０について、図１から図３を用いて説明する。
　先ず、実施の形態１に係る光通信用デバイス１０の構成について、図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る光通信用デバイス１０の構成を示す図である。
　図１に示すように、実施の形態１に係る光通信用デバイス１０は、高周波基板１１、レーザ装置としてのＥＭＬ（Electroabsorption Modulator integrated Laser）１２、信号線路１３、グランド１４、導体パターン１５、抵抗１６、及び、複数のビア１７を備えている。
　高周波基板１１は、ＥＭＬ１２を実装するための基板である。この高周波基板１１は、表面１１ａ及び裏面１１ｂを有している。高周波基板１１の表面１１ａには、ＥＭＬ１２、信号線路１３、グランド１４、導体パターン１５、及び、抵抗１６が設けられている。
　ここで、一般的な基板材料には、例えば、セラミックス等の絶縁材料が用いられている。セラミックスは、例えば、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）質焼結体等である。これに対して、実施の形態１に係る高周波基板１１は、セラミックスで形成される基板の誘電率よりも低い誘電率を有する基板である。この高周波基板１１は、例えば、ガラス等の絶縁材料で形成されている。
　ＥＭＬ１２は、レーザ光を変調して出力するレーザ装置である。図１に示す２点鎖線の矢印は、レーザ光の出力方向を示している。このようなＥＭＬ１２は、例えば、レーザ出力部（図示省略）及び変調器１２ａを有している。レーザ出力部は、レーザ光を出力するものである。このレーザ出力部は、例えば、レーザダイオードである。変調器１２ａは、レーザ出力部から出力されたれレーザ光を変調するものである。
　信号線路１３は、高周波信号を伝送ための線路である。この信号線路１３は、直線的に形成されている。信号線路１３の長さ方向（伝送方向）は、ＥＭＬ１２におけるレーザ光の出力方向と同じ方向である。
　グランド１４は、信号線路１３と接触することなく、当該信号線路１３の周囲を囲むように形成されている。即ち、信号線路１３とグランド１４との間には、隙間が形成されており、高周波基板１１の表面１１ａが露出している。
　導体パターン１５は、信号線路１３とは接触していない。また、導体パターン１５は、抵抗１６を介して、グランド１４と接続している。
　そして、ＥＭＬ１２は、グランド１４を介して、高周波基板１１の表面１１ａに実装されている。このとき、変調器１２ａは、グランド１４に接続されている。また、変調器１２ａは、金属ワイヤ１８ａを介して、信号線路１３と電気的に接続されている。更に、変調器１２ａは、金属ワイヤ１８ｂを介して、導体パターン１５と電気的に接続されている。
　従って、信号線路１３を伝送する高周波信号は、金属ワイヤ１８ａを介して、ＥＭＬ１２の変調器１２ａに加えられる。このため、変調器１２ａは、印加された高周波信号の信号レベルに応じて、レーザ出力部から出力されたレーザ光を変調する。そして、変調器１２ａに印加された高周波信号は、当該変調器１２ａを通過した後、金属ワイヤ１８ｂを介して、導体パターン１５から抵抗１６に伝送される。
　また、信号線路１３におけるインピーダンスは、例えば、５０Ωとなるように設計されている。これに対応して、抵抗１６におけるインピーダンスにおいても、５０Ωとなるように設計されている。このように、光通信用デバイス１０においては、ＥＭＬ１２の変調器１２ａに対するインピーダンスの整合が図られている。
　ビア１７は、高周波基板１１をその厚さ方向に貫通する孔に埋め込まれた導体である。ビア１７の一端は、高周波基板１１の表面１１ａに開口している。このとき、ビア１７の一端は、グランド１４で覆われていない。また、全てのビア１７の一端は、ＥＭＬ１２の実装面と接触している。なお、ＥＭＬ１２の実装面とは、ＥＭＬ１２の下面であり、当該ＥＭＬ１２がグランド１４に接触する面のことである。
　一方、ビア１７の他端は、高周波基板１１の裏面１１ｂに開口している。なお、高周波基板１１の裏面１１ｂには、ビア１７の他端と接続するような、導体パターンが形成されても良い。このようなビア１７は、例えば、銅等の熱伝導性に優れる金属材料で形成されている。このため、高周波基板１１の表面１１ａと裏面１１ｂとは、ビア１７によって、熱的に接続されている。
　従って、ＥＭＬ１２のレーザ出力部から発せられた熱は、ビア１７の一端から他端へと伝達し、高周波基板１１の裏面１１ｂから外部に放出される。このように、光通信用デバイス１０は、ＥＭＬ１２のレーザ出力部から発せられた熱を、高周波基板１１の表面側から裏面側に逃がすことで、ＥＭＬ１２のレーザ出力部に対する放熱を行うことができる。
　低誘電率の高周波基板１１は、熱伝導率が低くなる。このため、ＥＭＬ１２のレーザ出力部から発せられた熱は、高周波基板１１の外部に放出され難い。これに対して、光通信用デバイス１０は、高周波基板１１にビア１７を設けることで、高周波基板１１の熱伝導率を大きくしている。
　次に、光通信用デバイス１０における高周波信号の通過特性について、図２を用いて説明する。図２は、高周波信号の通過特性を示す図である。図２の縦軸は、高周波信号の通過特性［ｄＢ］を示し、図２の横軸は、高周波信号の周波数［ＧＨｚ］を示す。また、図２の実線は、ガラスで形成される高周波基板１１における高周波信号の通過特性を示し、図２の点線は、セラミックスで形成される一般的な高周波基板（以下、ＡＩＮ基板と称す）における高周波信号の通過特性を示している。
　なお、ＡＩＮ基板は、高周波基板１１と同様に、ＥＭＬ１２、信号線路１３、グランド１４、導体パターン１５、及び、抵抗１６を有するものの、ビア１７を有してはいない。また、高周波基板１１とＡＩＮ基板においては、信号線路１３と抵抗１６との間の整合インピーダンスが、共に５０Ωとなっている。
　ＡＩＮ基板においては、誘電率が高いため、高周波信号は、信号線路１３からＥＭＬ１２の変調器１２ａに印加されるが、当該信号線路１３又は変調器１２ａにおいては、インピーダンスが所定値（例えば、５０Ω）から外れ易い。このため、高周波信号は、信号線路１３と変調器１２ａとの間で、共振することが多い。例えば、図２に示すように、ＡＩＮ基板においては、高周波信号の共振周波数が、約６８ＧＨｚで発生している（ＩＩの位置）。このため、ＡＩＮ基板における高周波信号の通過特性は劣化し、－３ｄＢ帯域は、約５６ＧＨｚに制限される。
　これに対して、実施の形態１に係る高周波基板１１においては、誘電率が低いため、当該基板内における高周波信号の波（電磁波）の波長が、ＡＩＮ基板内における高周波信号の波の波長よりも長くなる。このため、高周波基板１１は、高周波信号の共振周波数を、より高い周波数側に伸ばすことができる。この結果、高周波基板１１における高周波信号の通過特性は向上し、－３ｄＢ帯域は、約６１ＧＨｚまで改善される。
　次に、ＥＭＬ１２の温度特性について、図３を用いて説明する。図３は、例えば、高周波基板１１の裏面１１ｂの温度を５０℃に一定に保ったときのＥＭＬ１２の温度特性を示す図である。
　図３Ａは、ＥＭＬ１２のビア本数に対する温度を示す図である。図３Ａの縦軸は、ＥＭＬ１２の温度［℃］を示し、図３Ａの横軸は、ビア１７の本数を示している。
　図３Ａに示すように、ＥＭＬ１２の温度は、ビア１７の本数が増加するのに従って低くなっている。このとき、ＥＭＬ１２の温度は、ビア１７の本数が９本以上になっても、５０℃以下にはならない。即ち、光通信用デバイス１０においては、ビア１７の本数が９本以上になると、ＥＭＬ１２の温度は、それ以上殆ど低くならない。この結果、光通信用デバイス１０においては、例えば、ビア１７の最適本数を９本に設定することができる。
　図３Ｂは、ＥＭＬ１２のビア本数に対する温度微分値を示す図である。図３Ｂの縦軸は、ＥＭＬ１２のビア本数に対する温度微分値を示し、図３Ｂの横軸は、ビア１７の本数を示している。
　図３Ｂに示すように、ＥＭＬ１２のビア本数に対する温度微分値は、ビア１７の本数が増加するのに従って大きくなっている。このとき、ＥＭＬ１２のビア本数に対する温度微分値が０．２５になると、ビア１７の本数が９本になる。その後、ＥＭＬ１２のビア本数に対する温度微分値（０．２５）は、ビア１７の本数が９本を超えても、０に近づくだけであって、殆ど変わらない。この結果、光通信用デバイス１０においては、例えば、ビア１７の最適本数を９本に設定することができる。
　従って、光通信用デバイス１０は、誘電率が低い高周波基板１１を備えることで、高周波信号の共振周波数を、より高い周波数側に伸ばすことができる。このため、光通信用デバイス１０は、高周波信号の通過特性を改善することができる。また、光通信用デバイス１０は、ＥＭＬ１２に接触するビア１７を、高周波基板１１に設けることで、ＥＭＬ１２に対する放熱性を確保することができる。このため、光通信用デバイス１０は、ＥＭＬ１２からレーザ光を安定的に出力することができる。この結果、光通信用デバイス１０は、レーザ光の出力低下を抑えることができる。
　以上、実施の形態１に係る光通信用デバイス１０は、セラミックスで形成される基板の誘電率よりも低い誘電率を有する高周波基板１１と、高周波基板１１の表面１１ａに形成される信号線路１３と、信号線路１３の周囲を囲むように、高周波基板１１の表面１１ａに形成されるグランド１４と、高周波基板１１の表面１１ａに形成され、グランド１４に抵抗１６を介して接続する導体パターン１５と、グランド１４を介して高周波基板１１の表面１１ａに実装され、信号線路１３及び導体パターン１５と電気的に接続するＥＭＬ１２と、高周波基板１１を厚さ方向に貫通し、ＥＭＬ１２と接触するビア１７とを備える。このため、光通信用デバイス１０は、高周波信号の通過特性を改善しつつ、レーザ装置に対する放熱性を確保することができる。
　光通信用デバイス１０においては、ビア１７の本数は、ＥＭＬ１２のビア本数に対する温度微分値が０．２５以下となる本数である。このため、光通信用デバイス１０においては、ＥＭＬ１２に対する放熱を十分に行うことができる、最適なビア本数を設定することができる。
　光通信用デバイス１０においては、高周波基板１１は、ガラスで形成される。このため、光通信用デバイス１０においては、低誘電率となる高周波基板１１を容易に製造することができる。
実施の形態２．
　実施の形態２に係る光通信用デバイス２０について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態２に係る光通信用デバイス２０の構成を示す図である。なお、上述した実施の形態１で説明した構成と同様の機能を有する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
　図４に示すように、実施の形態２に係る光通信用デバイス２０は、実施の形態１に係る光通信用デバイス１０の構成に対して、２つのスリット２１を追加した構成となっている。
　スリット２１は、高周波基板１１をその厚さ方向に貫通するような、切り欠き形状となっている。このスリット２１は、信号線路１３とグランド１４との間において、信号線路１３の長さ方向に沿って配置されている。光通信用デバイス２０は、スリット２１を高周波基板１１に形成することにより、当該スリット２１による空隙を設けることができる。
　以上、光通信用デバイス２０は、高周波基板１１を厚さ方向に切り欠くように形成され、信号線路１３とグランド１４との間に配置されるスリット２１を備える。このため、光通信用デバイス２０は、高周波基板１１の誘電率を低下させることができる。この結果、光通信用デバイス２０は、誘電体損失を減少させて、良好な高周波信号の伝送を行うことができる。
実施の形態３．
　実施の形態３に係る光通信用デバイス３０について、図５を用いて説明する。図５は、実施の形態３に係る光通信用デバイス３０の構成を示す図である。なお、上述した実施の形態１で説明した構成と同様の機能を有する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
　図５に示すように、実施の形態３に係る光通信用デバイス３０は、実施の形態１に係る光通信用デバイス１０の構成に対して、２つの溝３１を追加した構成となっている。
　溝３１は、高周波基板１１の表面１１ａに形成されている。この溝３１は、信号線路１３とグランド１４との間において、信号線路１３の長さ方向に沿って配置されている。光通信用デバイス３０は、溝３１を高周波基板１１に形成することにより、当該溝３１による空隙を設けることができる。
　以上、光通信用デバイス３０は、高周波基板１１の表面１１ａに形成され、信号線路１３とグランド１４との間に配置される溝３１を備える。このため、光通信用デバイス３０は、高周波基板１１の誘電率を低下させることができる。この結果、光通信用デバイス３０は、誘電体損失を減少させて、良好な高周波信号の伝送を行うことができる。
実施の形態４．
　実施の形態４に係る電子機器１００について、図６を用いて説明する。なお、上述した実施の形態１で説明した構成と同様の機能を有する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
　図６に示す電子機器１００は、例えば、トランシーバを想定している。この電子機器１００には、上記実施の形態１に係る光通信用デバイス１０が適用されている。なお、電子機器１００には、実施の形態１に係る光通信用デバイス１０に替えて、実施の形態２に係る光通信用デバイス２０、又は、実施の形態３に係る光通信用デバイス３０を適用しても良い。
　図６に示すように、電子機器１００は、光通信用デバイス１０、キャリア４１、温度調整素子４２、及び、プリント基板５１を備えている。
　キャリア４１は、熱伝導性に優れる、銅及び金等の金属材料で形成されている。このキャリア４１の表面は、高周波基板１１の裏面１１ｂと接触している。なお、電子機器１００は、キャリア４１を備えていなくても良い。
　温度調整素子４２は、ＥＭＬ１２の温度を調整するものである。この温度調整素子４２は、例えば、ヒータ等である。温度調整素子４２は、キャリア４１の裏面と接触している。このため、温度調整素子４２は、ＥＭＬ１２に対して、キャリア４１及びビア１７を介して、温度を伝達させることで、当該ＥＭＬ１２の温度を一定の温度に調整する。この結果、ＥＭＬ１２のレーザ出力部から出力されるレーザ光の温度が、一定の温度に保持されるため、当該レーザ光の波長が安定する。なお、電子機器１００がキャリア４１を備えない場合、温度調整素子４２は、高周波基板１１の裏面１１ｂに接触する。
　プリント基板５１は、１つの信号線路（プリント基板側信号線路）５２及び２つのグランド（プリント基板側グランド）５３を有している。これら信号線路５２及びグランド５３は、プリント基板５１の表面に形成されている。
　信号線路５２は、高周波信号を伝送する線路である。この信号線路５２は、金属ワイヤ５４ａを介して、高周波基板１１に形成される信号線路１３と電気的に接続されている。こため、信号線路５２を伝送する高周波信号は、金属ワイヤ５４ａを介して、信号線路１３に送られる。
　２つのグランド５３は、信号線路５２の長さ方向両側にそれぞれ設けられている。各グランド５３は、金属ワイヤ５４ｂを介して、高周波基板１１のグランド１４とそれぞれ接続されている。
　以上、実施の形態４に係る電子機器１００は、光通信用デバイス１０と、ＥＭＬ１２の温度を調整する温度調整素子４２と、信号線路１３と電気的に接続する信号線路５２と、グランド１４と電気的に接続するグランド５３とを有するプリント基板５１とを備える。このため、電子機器１００は、ＥＭＬ１２の温度を一定に保持することができる。この結果、電子機器１００は、ＥＭＬ１２のレーザ出力部から出力されるレーザ光の温度を、一定の温度に保持して、そのレーザ光の波長の安定化を図ることができる。即ち、電子機器１００は、レーザ光の出力低下を抑えることができる。
　なお、本開示はその開示の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
　本開示に係る光通信用デバイスは、誘電率が低い高周波基板にビアを設けることで、高周波信号の通過特性を改善しつつ、レーザ装置に対する放熱性を確保することができ、光通信用デバイス等に用いるのに適している。
　１０，２０，３０　光通信用デバイス、１１　高周波基板、１１ａ　表面、１１ｂ　裏面、１２　ＥＭＬ、１２ａ　変調器、１３　信号線路、１４　グランド、１５　導体パターン、１６　抵抗、１７　ビア、１８ａ，１８ｂ　金属ワイヤ、２１　スリット、３１　溝、４１　キャリア、４２　温度調整素子、５１　プリント基板、５２　信号線路、５３　グランド、５４ａ，５４ｂ　金属ワイヤ、１００　電子機器。

Claims (6)

  1. 　セラミックスで形成される基板の誘電率よりも低い誘電率を有する高周波基板と、
    　前記高周波基板の表面に形成される信号線路と、
    　前記信号線路の周囲を囲むように、前記高周波基板の表面に形成されるグランドと、
    　前記高周波基板の表面に形成され、前記グランドに抵抗を介して接続する導体パターンと、
    　前記グランドを介して前記高周波基板の表面に実装され、前記信号線路及び前記導体パターンと電気的に接続するレーザ装置と、
    　前記高周波基板を厚さ方向に貫通し、前記レーザ装置と接触するビアとを備える
    　ことを特徴とする光通信用デバイス。
  2. 　前記高周波基板を厚さ方向に切り欠くように形成され、前記信号線路と前記グランドとの間に配置されるスリットを備える
    　ことを特徴とする請求項１記載の光通信用デバイス。
  3. 　前記高周波基板の表面に形成され、前記信号線路と前記グランドとの間に配置される溝を備える
    　ことを特徴とする請求項１記載の光通信用デバイス。
  4. 　前記ビアの本数は、前記レーザ装置のビア本数に対する温度微分値が０．２５以下となる本数である
    　ことを特徴とする請求項１記載の光通信用デバイス。
  5. 　前記高周波基板は、ガラスで形成される
    　ことを特徴とする請求項１記載の光通信用デバイス。
  6. 　請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の光通信用デバイスと、
    　前記レーザ装置の温度を調整する温度調整素子と、
    　前記信号線路と電気的に接続するプリント基板側信号線路と、前記グランドと電気的に接続するプリント基板側グランドとを有するプリント基板とを備える
    　ことを特徴とする電子機器。
PCT/JP2022/000300 2022-01-07 2022-01-07 光通信用デバイス及び電子機器 WO2023132042A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/000300 WO2023132042A1 (ja) 2022-01-07 2022-01-07 光通信用デバイス及び電子機器
JP2022530863A JPWO2023132042A1 (ja) 2022-01-07 2022-01-07

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/000300 WO2023132042A1 (ja) 2022-01-07 2022-01-07 光通信用デバイス及び電子機器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023132042A1 true WO2023132042A1 (ja) 2023-07-13

Family

ID=87073453

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/000300 WO2023132042A1 (ja) 2022-01-07 2022-01-07 光通信用デバイス及び電子機器

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2023132042A1 (ja)
WO (1) WO2023132042A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009177041A (ja) * 2008-01-28 2009-08-06 Kyocera Corp 接続基板および電子装置
JP2015092524A (ja) * 2013-11-08 2015-05-14 日立金属株式会社 電子部品の放熱構造
JP2017120846A (ja) * 2015-12-28 2017-07-06 日本電信電話株式会社 光半導体装置
WO2018142499A1 (ja) * 2017-02-01 2018-08-09 三菱電機株式会社 波長可変光源
WO2019229825A1 (ja) * 2018-05-29 2019-12-05 三菱電機株式会社 光モジュール、および光送信器
WO2019240538A1 (ko) * 2018-06-15 2019-12-19 엘지이노텍 주식회사 인쇄회로기판 및 이를 포함하는 카메라 장치

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005072104A (ja) * 2003-08-20 2005-03-17 Toyoda Mach Works Ltd パワーモジュールの放熱構造

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009177041A (ja) * 2008-01-28 2009-08-06 Kyocera Corp 接続基板および電子装置
JP2015092524A (ja) * 2013-11-08 2015-05-14 日立金属株式会社 電子部品の放熱構造
JP2017120846A (ja) * 2015-12-28 2017-07-06 日本電信電話株式会社 光半導体装置
WO2018142499A1 (ja) * 2017-02-01 2018-08-09 三菱電機株式会社 波長可変光源
WO2019229825A1 (ja) * 2018-05-29 2019-12-05 三菱電機株式会社 光モジュール、および光送信器
WO2019240538A1 (ko) * 2018-06-15 2019-12-19 엘지이노텍 주식회사 인쇄회로기판 및 이를 포함하는 카메라 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2023132042A1 (ja) 2023-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10334717B2 (en) Optical subassembly, optical module, and optical transmission equipment
JP4980306B2 (ja) 無線通信装置
CN107430293B (zh) 光电路
US8922425B2 (en) Waveguide structure, high frequency module including waveguide structure, and radar apparatus
WO2010140473A1 (ja) 半導体光変調装置
JP5765174B2 (ja) 電子装置
JP2006024618A (ja) 配線基板
JP2013081009A (ja) 高周波線路−導波管変換器
WO2011004649A1 (ja) アンテナ装置
JP6445268B2 (ja) 光モジュール、光送受信モジュール、及びフレキシブル基板
US7553092B2 (en) Optical module and optical module package
JP4942586B2 (ja) スロットアンテナ
JP6140872B1 (ja) 伝送線路
JP2004319984A (ja) Ｔｏ−ｃａｎ構造の光モジュール
JP4519086B2 (ja) パッチアンテナおよび高周波デバイス
JP4535640B2 (ja) 開口面アンテナおよび開口面アンテナ付き基板
WO2023132042A1 (ja) 光通信用デバイス及び電子機器
JP7358371B2 (ja) 薄膜表面実装可能高周波数結合器
JP3631667B2 (ja) 配線基板およびその導波管との接続構造
WO2021192766A1 (ja) 通信装置
JP2007124201A (ja) アンテナモジュール
JP4799238B2 (ja) 開口面アンテナ
JP3704440B2 (ja) 高周波用配線基板の接続構造
JP3638479B2 (ja) 高周波用配線基板およびその接続構造
JP3181036B2 (ja) 高周波用パッケージの実装構造

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2022530863

Country of ref document: JP

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22918631

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1