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 PDFInfo
- 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
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 72
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 82
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
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
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
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)
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)
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 |
-
2022
- 2022-01-07 JP JP2022530863A patent/JPWO2023132042A1/ja active Pending
- 2022-01-07 WO PCT/JP2022/000300 patent/WO2023132042A1/ja active Application Filing
Patent Citations (6)
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 |