專利名稱：光模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信用的光模塊，特別涉及用于以高速的傳送速率進(jìn)行傳送的光發(fā)送器的發(fā)送部的光模塊。
背景技術(shù)：
使用半導(dǎo)體激光的光發(fā)送模塊是光纖傳送用的關(guān)鍵設(shè)備之一。伴隨著近年的寬帶網(wǎng)的普及，期望光發(fā)送模塊能夠?qū)崿F(xiàn)高速化，甚至10Gbits/s的位速率的光模塊得到廣泛應(yīng)用。作為適于上述用途的光發(fā)送模塊，在要求小型、低成本的同時(shí)，要求能夠?qū)崿F(xiàn)良好的發(fā)送波形品質(zhì)。
在特開2001-257412號(hào)公報(bào)及特開2001-308130號(hào)公報(bào)中，記載了如下模塊，該模塊通過協(xié)調(diào)連接電場吸收型光調(diào)制器集成化激光二極管的調(diào)制器和信號(hào)線的第一接合線和連接調(diào)制器和匹配電阻的第二接合線的電感的關(guān)系，來實(shí)現(xiàn)高頻輸入側(cè)對特性阻抗50Ω(ohm)的小信號(hào)反射系數(shù)(S11)的降低和光調(diào)制器的小信號(hào)通過特性(S21)中的3dB頻帶的確保。
另外，在ASIP公司的小冊子“ASIP 1310nm EML TOSA”中記載了利用驅(qū)動(dòng)電阻50Ω搭載在終端電阻100Ω的CAN型封裝上的電場吸收型光調(diào)制器集成激光模塊。
為了進(jìn)一步改善光發(fā)送模塊的發(fā)送波形品質(zhì)，有必要在光調(diào)制器的小信號(hào)通過特性(S21)中確保3dB頻帶的同時(shí)，通過調(diào)整S21的脈沖峰化特性等來使小信號(hào)通過特性(S21)最優(yōu)化，以便拓寬發(fā)送波形中相對ITU-T規(guī)定的掩碼的波形邊緣。
根據(jù)發(fā)明者等的探討，在特開2001-257412號(hào)公報(bào)中公開了在利用理想的50Ω信號(hào)源(例如計(jì)測用脈沖模型發(fā)生器)驅(qū)動(dòng)光模塊時(shí)，通過改善第一接合線和連接調(diào)制器和匹配電阻的第二接合線的電感的關(guān)系來使小信號(hào)通過特性(S21)最優(yōu)化，以拓寬發(fā)送波形中掩碼邊緣可能的范圍。但是，由于該最優(yōu)化，另一方面的小信號(hào)反射系數(shù)(S11)不能充分降低，發(fā)生了電阻不匹配。
對于當(dāng)前市場上出售的驅(qū)動(dòng)用IC，特別是作為在長距離傳送用途中向光調(diào)制器發(fā)出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，要求接近1V的偏壓和2Vpp以上的大電壓振幅驅(qū)動(dòng)。因此，IC驅(qū)動(dòng)時(shí)的輸出電阻往往偏離50Ω。此時(shí)，在連接驅(qū)動(dòng)用IC和光調(diào)制器的50Ω傳送線路的兩端，發(fā)生了電阻不匹配，在驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)中，多重反射電壓重疊，在光調(diào)制器的輸出波形中產(chǎn)生紊亂。其結(jié)果，發(fā)送波形中的掩碼邊緣惡化。
作為解決上述問題的手段，可以舉出將驅(qū)動(dòng)用IC內(nèi)置于光發(fā)送模塊內(nèi)部的例子。此時(shí)，通過將連接驅(qū)動(dòng)用IC和光發(fā)送模塊的50Ω傳送線路的長度縮短到最小限度來抑制多重反射的影響，可以得到良好的發(fā)送波形。但是，驅(qū)動(dòng)用IC需要多個(gè)控制用端子和電源用端子，因此，在內(nèi)置驅(qū)動(dòng)用IC時(shí)，與非內(nèi)置時(shí)相比，發(fā)生了光發(fā)送模塊的端子數(shù)增加、小型化困難的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出相對驅(qū)動(dòng)用IC的輸出電阻不匹配較難發(fā)生波形品質(zhì)惡化的光發(fā)送模塊構(gòu)造，提供最適合高速光傳送收發(fā)兩用機(jī)的光模塊，該光模塊可以同時(shí)做到用于改善光調(diào)制器的輸出波形的小信號(hào)通過特性(S21)的最優(yōu)化和小信號(hào)反射系數(shù)(S11)的降低這兩方面。
本發(fā)明的要點(diǎn)在于，在光模塊中包含向第二傳輸線路傳輸光的第一傳輸線路、與上述第二傳輸線路連接通過上述電信號(hào)來調(diào)制激光的光調(diào)制器元件、與上述第二傳輸線路和上述光調(diào)制器元件連接的終端電阻元件構(gòu)成，其中，終端電阻元件的電阻值與上述第二傳輸線路的特性阻抗的差為10Ω以下；使第一傳輸線路的特性阻抗比上述第二傳輸線路的特性阻抗低20Ω以上。
為了更清楚的理解本發(fā)明，以下參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行更具體的說明。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的光發(fā)送模塊的主要部分的構(gòu)造圖。
圖2是本發(fā)明的實(shí)施例1的光發(fā)送模塊的主要電路圖。
圖3是表示說明本發(fā)明的實(shí)施例的頻率和光發(fā)送模塊的輸入反射系數(shù)S11的關(guān)系的圖。
圖4是表示說明本發(fā)明的實(shí)施例的頻率和光發(fā)送模塊的電-光通過特性S21的關(guān)系的圖。
圖5(包括5A和5B)是說明本發(fā)明的實(shí)施例的效果的光輸出波形。
圖6是說明本發(fā)明的效果的圖表。
圖7是說明本發(fā)明的效果的圖表。
圖8是說明本發(fā)明的效果的史密斯圓圖。
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施例2的光發(fā)送模塊的主要部分的構(gòu)造圖。
圖10是本發(fā)明的實(shí)施例2的光發(fā)送模塊的主要電路圖。
圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施例3的光發(fā)送模塊的主要部分的構(gòu)造圖。
圖12是本發(fā)明的實(shí)施例3的光發(fā)送模塊的主要電路圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖，利用實(shí)施例對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。另外，對于相同的部位付與相同的符號(hào)，省略其說明。
參照圖1圖8對本發(fā)明的實(shí)施例1進(jìn)行說明。在此，圖1是說明本發(fā)明的實(shí)施例1的光發(fā)送模塊的主要部分的平面圖。圖2是本發(fā)明的實(shí)施例1的光發(fā)送模塊的主要電路圖。圖3是表示說明本發(fā)明的實(shí)施例的頻率和光模塊的輸入反射系數(shù)S11的關(guān)系的圖。圖4是表示說明本發(fā)明的實(shí)施例的頻率和光發(fā)送模塊的電-光通過特性S21的關(guān)系的圖。圖5是說明本發(fā)明的實(shí)施例的效果的光輸出波形。圖6及圖7是說明以傳送線路的特性阻抗作為參數(shù)的調(diào)制器的電容和傳送線路的電氣長度的關(guān)系的圖。圖8是說明本發(fā)明的實(shí)施例的史密斯圓圖(Smith chart)。
首先，參照圖1說明光發(fā)送模塊的構(gòu)成。光發(fā)送模塊100使用箱型的封裝框體1作為框體。在框體1的一個(gè)側(cè)面設(shè)有同軸端子6作為電信號(hào)的輸入端子。同軸端子6的同軸內(nèi)導(dǎo)體與設(shè)在框體內(nèi)部的連接基板9上的傳送線路10連接?；逯尾?固定連接基板9?；逯尾?同時(shí)與同軸端子6的同軸外導(dǎo)體和傳送線路10的接地導(dǎo)體電連接。在框體1內(nèi)部的底面上固定有珀耳帖元件2，在其上面搭載中繼基板7、監(jiān)視光電二極管搭載用基板4、金屬臺(tái)座3。在中繼基板7上，設(shè)有與其它傳送線路相比具有低的特性阻抗的傳送線路8。傳送線路8采用容易拓寬模型寬度適于低電阻化的微波傳輸帶線路形式。另外，在監(jiān)視光電二極管搭載用基板4上設(shè)監(jiān)視用光電二極管36，固定在能夠接收半導(dǎo)體激光二極管元件20的后方輸出光的位置。在金屬臺(tái)座3上，搭載載體基板23、結(jié)合透鏡11、熱敏電阻搭載基板14。另外，在此熱敏電阻搭載基板14上搭載熱敏電阻13，監(jiān)視珀耳帖元件2的上面溫度。
在載體基板23上搭載半導(dǎo)體芯片22及旁路電容28。在載體基板23上設(shè)電阻元件24、接地金屬25、輸入傳送線路27的各模型，接地金屬25通過柱孔26與載體基板23的里面電極連接。半導(dǎo)體芯片22是在其表面設(shè)半導(dǎo)體激光二極管元件20及光調(diào)制器元件21的調(diào)制器集成型半導(dǎo)體激光芯片。從半導(dǎo)體激光二極管元件20輸出的連續(xù)激光在經(jīng)過光調(diào)制器元件21后，通過結(jié)合透鏡11及框體出射部12射向光纖。調(diào)制器元件21通過來自外部的驅(qū)動(dòng)用IC的10Gbits/s的電調(diào)制信號(hào)將連續(xù)激光調(diào)制成光調(diào)制信號(hào)。
第一接合線31與輸入傳送線路27和光調(diào)制器元件21連接。第二接合線32連接光調(diào)制器元件21和電阻元件24。另外，載體基板23上的輸入傳送線路27和中繼基板7上的傳送線路通過帶狀線等以低電阻連接。另外，在中繼基板7上的傳送線路和連接基板9上的傳送線路10之間，也通過帶狀線以低電阻連接。另外，連接基板9、中繼基板7、載體基板23的里面配線也利用柱引出到表層，分別通過帶狀線等連接。通過這些構(gòu)成從同軸端子6向光調(diào)制器元件21輸入電信號(hào)的路徑。半導(dǎo)體激光二極管元件20通過供電用接合線34、35與外部端子(圖中未示出)連接，從那里供給直流電流。供電用接合線34、35連接在旁路電容28的電極上。
箱型的封裝框體1由陶瓷和金屬構(gòu)成，并確保氣密性。在采用熱傳導(dǎo)率高的銅鎢作為封裝框體1的底面材料時(shí)，可以降低從珀耳帖元件2到光發(fā)送模塊外部的熱阻抗，可以降低珀耳帖元件2的消耗電力。中繼基板7及載體基板23由氧化鋁、氮化鋁等電介質(zhì)材料構(gòu)成。在采用熱傳導(dǎo)率高的氮化鋁做載體基板23、銅鎢做金屬臺(tái)座3時(shí)，可以降低從半導(dǎo)體芯片22到珀耳帖元件2的熱阻抗，可以抑制元件溫度的上升。電阻元件24由對其表面實(shí)行陽極氧化(anodic oxidation)的氮化鉭膜構(gòu)成，通過激光修剪將其電阻值調(diào)整為50Ω。
半導(dǎo)體芯片22使用如下元件，即，利用n型InP基板在其表面集成為分布反饋型激光二極管(DFB-LDDistributed FeedBack LaserDiode)的半導(dǎo)體激光二極管元件20和為電場吸收型調(diào)制器(EAMElectro Absorption Modulator)的光調(diào)制器元件21的元件。在芯片的表面分別設(shè)半導(dǎo)體激光二極管元件20和光調(diào)制器元件21的陽極電極。在以光調(diào)制器元件21的陽極電極為中繼點(diǎn)，利用一根電線直線形成第一接合線31和第二接合線32的情況下，可以使光調(diào)制器元件21的陽極電極的面積最小，可以降低元件電容Cmod。芯片里面電極作為半導(dǎo)體激光二極管元件20和光調(diào)制器元件21的共通陰極電極。監(jiān)視用光電二極管32的輸出通過外部端子(圖中未示出)輸出。旁路電容28如果采用由單層的高電介質(zhì)基板構(gòu)成的平行平板型電容，可以實(shí)現(xiàn)小型化。
接著參照圖2說明電路構(gòu)成。首先，外部的驅(qū)動(dòng)用IC61輸出的電調(diào)制信號(hào)通過外部傳送線路60、連接基板上的傳送線路10、中繼基板上的傳送線路8輸入到載體基板上的輸入傳送線路27。傳送線路60由搭載驅(qū)動(dòng)用IC61的印制電路板上的傳送線路、進(jìn)行從此處向同軸端子6的連接的同軸電纜、同軸端子6構(gòu)成，使其特性阻抗為50Ω。使傳送線路10及輸入傳送線路27的特性阻抗都為50Ω、傳送線路8的特性阻抗為30Ω。R24是電阻元件24形成的電阻、L31、L32分別是第一、第二接合線31、32形成的電感。傳送線路8由于比其它傳送線路電阻低，所以圖中顯示其寬度較寬。
電調(diào)制信號(hào)通過這些電路元件輸入給光調(diào)制器元件21的陽極。光調(diào)制元件21的陰極接地。另一方面，作為偏置電流從外部向半導(dǎo)體激光二極管元件20供給正方向直流電流Ibias，使其連續(xù)輸出激光。在圖2中，L34、L35是供電用接合線34、35形成的電感，C28是旁路電容28的電容值。通常，為了向電場吸收型調(diào)制器施加反偏壓使其動(dòng)作，在本實(shí)施例中采用-5.2V等負(fù)電源及用于激光元件的+3.3V等正電源兩方。
在本實(shí)施例中，如果Cmod為0.5pF、L310.29nH、L320.75nH、R2450Ω，則輸入傳送線路27(特性阻抗50Ω)和傳送線路8(特性阻抗30Ω)在頻率10GHz下的電氣長度分別為35度、31.3度。另外，所謂電氣長度是指如果實(shí)效的共振線路長為360度時(shí)的長度的次元(維)。傳送線路的特性可以由電阻(Z)、電氣長度(E)、頻率(f)來規(guī)定。
接著，參照圖3～圖5對本實(shí)施例的光發(fā)送模塊的特性進(jìn)行說明。這些是利用電路模擬器計(jì)算出的特性。
如圖3所示，特開2001-257412號(hào)公報(bào)或特開2001-308130號(hào)公報(bào)的高頻輸入側(cè)的特性阻抗為50Ω，即，在全部以特性阻抗50Ω的傳送線路構(gòu)成輸入側(cè)的情況下，在頻率7.5GHz以上的范圍內(nèi)，反射系數(shù)S11超過-15dB，發(fā)生惡化。另一方面，在光調(diào)制器的近旁插入大致50Ω的傳送線路27和大致30Ω的傳送線路8時(shí)，在o(DC)～12GHz的寬范圍內(nèi)反射系數(shù)的降低得到改善。其結(jié)果，得到了在頻率0(DC)～10GHz的范圍內(nèi)將反射系數(shù)抑制在-15dB以下的效果。特別是，在7.5GHz附近能得到抑制在-20dB以下的效果。另外，如圖4所示的小信號(hào)通過特性S21也表現(xiàn)出充分的特性，在插入30Ω的線路時(shí)，在頻率0(DC)～12GHz的范圍內(nèi)發(fā)生了若干有利因素。
圖5是以10Gbits/s使光發(fā)送模塊動(dòng)作時(shí)的光輸出波形，圖5A表示50Ω輸入線路，圖5B表示在50Ω線路上增加30Ω線路的情況。這些圖表示經(jīng)過7.5GHz貝塞爾濾波器(Bessel filter)后的眼圖。驅(qū)動(dòng)用IC的輸出電阻為75Ω，偏離了50Ω。因此，在只通過50Ω的傳送線路構(gòu)成高頻輸入側(cè)時(shí)，發(fā)生了由于多重反射的影響帶來的波形品質(zhì)惡化，但是，插入50Ω傳送線路27和30Ω傳送線路8的本實(shí)施例，抑制了多重反射，得到了良好的波形品質(zhì)。
接著說明本實(shí)施例的傳送線路27及傳送線路8帶來的反射系數(shù)S11的抑制效果的機(jī)理。在如圖2所示的，使光調(diào)制元件21與電感L31、L32、電阻R24連接并接地的情況下，對于例如10Gbits/s的光發(fā)送用來說，由于設(shè)定為L310.29nH、L320.75nH、R2450Ω，所以對于50Ω驅(qū)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)良好的小信號(hào)通過特性(S21)。作為光調(diào)制器元件21，通常采用元件電容Cmod0.4pF～0.6pF的元件，通過采用上述連接可以將小信號(hào)通過特性中的3dB頻帶提高到10GHz以上。在進(jìn)行上述連接，對光調(diào)制元件21輸入希望強(qiáng)度的激光時(shí)，根據(jù)發(fā)明者的測定，在光調(diào)制器元件21中產(chǎn)生由于光電流引起的并聯(lián)電導(dǎo)(大約100Ω)的同時(shí)，在圖2中，從L31的信號(hào)輸入端(箭頭A部)向調(diào)制方向看的電阻在7.5GHz下實(shí)部為24～37Ω、虛部為1～5Ω。這些值由于L31、L32的值不同而有所增減。但是，在頻率7.5GHz下，λg/4(電氣長度90度)以下，即，在頻率10GHz下的電氣長度分別在120度以下的范圍內(nèi)，通過使用電氣長度比較短的50Ω傳送線路和電氣長度比較短的20～30Ω的傳送線路的2元件，可以在匹配點(diǎn)(0Ω)進(jìn)行電阻變換。此時(shí)，兩傳送線路的電阻差最好在20Ω以上。
在圖6及圖7中分別示出了在7.5GHz下要得到完全匹配條件所必要的50Ω傳送電路27的電氣長度及傳送電路8(20～30Ω)的電氣長度。圖6及圖7是以特性阻抗的低傳送線路8的特性阻抗為參數(shù)模擬調(diào)制器元件的電容和必要的電氣長度的關(guān)系的結(jié)果。
在元件電容為0.4pF～0.6pF的范圍內(nèi)，從圖6可以看到，50Ω傳送線路27在頻率10GHz下的電氣長度需要10度以上，從圖7可以看到，傳送線路8在頻率10GHz下的電氣長度需要15度以上。而且，作為傳送線路27及傳送線路8的電氣長度，通過選擇比圖6或圖7所示的關(guān)系的電氣長度大若干的值，可以做到即使偏離7.5GHz下的完全匹配條件也能夠通過徐緩的匹配擴(kuò)大頻帶，可以在以7.5GHz為中心寬范圍內(nèi)改善S11。在本實(shí)施例1中，由于傳送線路27(特性阻抗為50Ω)和傳送線路8(特性阻抗為30Ω)在頻率10GHz下的電氣長度分別為35度、31.3度，因此，可以得到在頻率0(DC)～10GHz的寬范圍內(nèi)將反射系數(shù)抑制在-15dB以下的效果。
接著，利用圖8參照圖2對史密斯圓圖中的電阻進(jìn)行說明。從圖2的箭頭A部向光調(diào)制器元件21側(cè)看時(shí)的電阻為圖8的A部。從圖2的箭頭B部向調(diào)制方向看的電阻在50Ω傳送線路中電氣長度為35度，因此是以史密斯圓圖的實(shí)軸50Ω為中心、以到A部的距離為半徑、沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)35度的圖8的B部的值。另外，從圖2的箭頭C部向調(diào)制方向看的電阻在30Ω傳送線路中電氣長度為31.3度，因此是以史密斯圓圖的實(shí)軸30Ω為中心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的圖8的C部的值。如以前所述，之所以使傳送線路的電氣長度在頻率7.5GHz下為λg/4(電氣長度90度)以下，是因?yàn)槭访芩箞A圖的1轉(zhuǎn)為180度，因此沒有必要使2元件的傳送線路的和為180度以上。
在上述實(shí)施例1中，使電阻元件24的電阻值為50Ω，但是，根據(jù)與搭載在光發(fā)送器上的驅(qū)動(dòng)IC的相性，也可以在40～60Ω的范圍內(nèi)變更。另外，使傳送線路8的特性阻抗為30Ω，但是，也可以使其在20～30Ω的范圍內(nèi)變更。進(jìn)一步使輸入傳送線路27的特性阻抗為50Ω，但是，也可以使其在40～60Ω的范圍內(nèi)變更。此時(shí)，在使其與傳送線路8的特性阻抗的差為至少20Ω以上時(shí)，可以使輸入反射系數(shù)降低。
另外，在本實(shí)施例的電路構(gòu)成(圖2)中，也可以使光調(diào)制器元件21的二極管極性倒過來。此時(shí)，即使是正電源也可以向光調(diào)制器元件21施加反偏置，可以實(shí)現(xiàn)只使用+5.0V等正電源來進(jìn)行動(dòng)作的光發(fā)送模塊。
以下參照圖9及圖10對本發(fā)明的實(shí)施例2進(jìn)行說明。在此，圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施例2的光發(fā)送模塊的主要部分的側(cè)面圖。另外，圖10是本發(fā)明的實(shí)施例2的光發(fā)送模塊的主要電路圖。
首先，參照圖9對光發(fā)送模塊的構(gòu)成進(jìn)行說明。光發(fā)送模塊200使用CAN型的封裝的框體作為框體。符號(hào)30是其金屬軸桿，符號(hào)29是主要部分搭載用的金屬臺(tái)座。金屬軸桿30經(jīng)圓筒狀的貫通孔40、43通過封固玻璃41固定圓柱狀的導(dǎo)引拴39、42。在金屬臺(tái)座29上搭載有中繼基板37和載體基板23。在中繼基板37上設(shè)有傳送線路38。在載體基板23的表面設(shè)有電阻元件24、接地金屬25、輸入傳送線路27的各圖形。接地金屬25通過柱孔26與載體基板23的立緬甸基連接。在載體基板23上搭載由半導(dǎo)體芯片22及旁路電容28。半導(dǎo)體芯片22是在其表面設(shè)有半導(dǎo)體激光二極管元件20及光調(diào)制器元件21的調(diào)制器集成型半導(dǎo)體激光芯片。從半導(dǎo)體激光二極管元件20輸出的連續(xù)激光在經(jīng)過光調(diào)制器元件21后通過結(jié)合頭靜(圖中省略)發(fā)射到光纖。調(diào)制器元件21通過來自外部驅(qū)動(dòng)用IC的10Gbits/s的電器調(diào)制信號(hào)將連續(xù)激光調(diào)制成光調(diào)制信號(hào)。另外，在金屬軸桿30上，設(shè)有監(jiān)視用光電二極管，固定在能夠接收半導(dǎo)體激光二極管元件20的后方輸出光的位置。
第一接合線31連接輸入傳送線路27和光調(diào)制器元件21。第二接合線32連接光調(diào)制器元件21和電阻元件24。另外，載體基板23上的輸入傳送線路27和中繼基板37上的傳送線路38通過帶狀線以低電感連接。傳送線路38和導(dǎo)引拴29通過AuSn合金接合。通過這些手段構(gòu)成從導(dǎo)引拴39向光調(diào)制器元件21的電氣信號(hào)輸入路徑。半導(dǎo)體激光二極管元件20通過供電用接合線34、35與導(dǎo)引拴42連接，從此處供給直流電流。供電用接合線34、35通過旁路電容28的電極連接。
利用例如Φ(phi)5.6mm的TO-56型的框體等作為CAN型的封裝框體。如果使用廉價(jià)的鐵作為金屬軸桿30、金屬臺(tái)座29的材料可以降低成本。中繼基板37及載體基板23利用氧化鋁、氮化鋁等電介質(zhì)材料構(gòu)成。在采用熱傳導(dǎo)率高的氮化鋁做載體基板23時(shí)，可以降低從半導(dǎo)體芯片22到金屬臺(tái)座24的熱阻抗，利于抑制元件溫度的上升。另外，也可以利用氮化鋁等電介質(zhì)基板和銅鎢等金屬板的粘合基板構(gòu)成載體基板23。該構(gòu)成有利于進(jìn)一步降低熱阻抗。
電阻元件24利用陽極氧化的氮化鉭構(gòu)成，利用激光修剪將電阻值調(diào)整為50Ω。半導(dǎo)體芯片22采用利用n型Inp基板在其表面形成為分布反饋型激光二極管(DFB-LD)的半導(dǎo)體激光二極管元件20和為電場吸收型調(diào)制器(EAM)的光調(diào)制器元件21的芯片。在芯片的表面設(shè)半導(dǎo)體激光二極管元件20和光調(diào)制器元件21的各陽極電極。在以光調(diào)制器元件21的陽極電極為中繼點(diǎn)，利用一根電線直線形成第一接合線31和第二接合線32時(shí)，可以使光調(diào)制器元件21的陽極電極的面積最小，有利于降低元件電容Cmod。芯片里面電極作為半導(dǎo)體激光二極管元件20和光調(diào)制器元件21的共通陰極電極。監(jiān)視用光電二極管32的輸出通過其它導(dǎo)引拴(圖中省略)輸出。旁路電容28如果采用以單層的高電介質(zhì)基板構(gòu)成的平行平板型電容，有利用實(shí)現(xiàn)小型化。
接著，參照圖10說明電路構(gòu)成。首先，驅(qū)動(dòng)用IC61輸出的電氣調(diào)制信號(hào)通過外部傳送線路60、由貫通孔40和導(dǎo)引拴39及封固玻璃41構(gòu)成的同軸線路T39、中繼基板37上的傳送線路38輸入給載體基板的輸入傳送線路27。傳送線路60由搭載驅(qū)動(dòng)用IC61的印制電路板上的傳送線路以及連接印制線路板和導(dǎo)引拴39的撓性基板上的傳送線路構(gòu)成，特性阻抗為50Ω。同軸線路T39的特性阻抗為30Ω，傳送線路38及輸入傳送線路27的特性阻抗為50Ω。R24是電阻元件24形成的電阻，L31、L32分別是第一、第二接合線31、32形成的電感。電氣調(diào)制信號(hào)通過這些電路元件輸入給光調(diào)制器元件21的陽極。光調(diào)制器元件21的陰極接地。另一方面，作為偏置電流從外部向半導(dǎo)體激光二極管元件20供給正方向直流電流Ibias，使其輸出激光。通常，為了向電場吸收型調(diào)制器施加反偏置以使其動(dòng)作，在本實(shí)施例中采用-5.2V等負(fù)電源及用于激光元件的+3.3V等正電源兩方。
在本實(shí)施例中，例如如果Cmod0.5pF，L310.29nH，L320.75nH，R2450Ω，則輸入傳送線路27和傳送線路38(特性阻抗都為50Ω)在頻率10GHz下的電氣長度的總和為35度，同軸線路T39(特性阻抗為30Ω)在頻率10GHz下的電氣長度為31.3。
根據(jù)本實(shí)施例2，在光輸出特性上可以得到與實(shí)施例1同樣的改善效果。而且，通過采用CAN型的封裝的框體，可以實(shí)現(xiàn)更小型化和低成本化的光發(fā)送模塊。
在上述實(shí)施例2中，由貫通孔40和導(dǎo)引拴39以及封固玻璃41構(gòu)成的同軸線路T39的特性阻抗為30Ω，但是，根據(jù)其部件形狀及適于封固的玻璃的材質(zhì)的選擇在例如20～30Ω的范圍內(nèi)變更同軸線路的特性阻抗。另外，使電阻元件24的電阻值為50Ω，但是，可以根據(jù)與實(shí)際搭載在收發(fā)兩用機(jī)上的驅(qū)動(dòng)IC的相性在例如40～60Ω的范圍內(nèi)變更該值。
另外，在本實(shí)施例2的圖10中的電路構(gòu)成中，也可以使光調(diào)制器元件21的二極管極性倒過來。此時(shí)，即使是正電源也可以向光調(diào)制器元件21施加反偏置，具有能夠?qū)崿F(xiàn)只使用+5.0V等正電源動(dòng)作的光發(fā)送模塊的效果。
參照圖11及圖12對本發(fā)明的實(shí)施例3進(jìn)行說明。圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施例3的光發(fā)送模塊的主要部分的構(gòu)造圖。圖12是本發(fā)明的實(shí)施例3的光發(fā)送模塊的主要電路圖。與實(shí)施例2的主要不同在于以特性阻抗50Ω的傳送線路138和特性阻抗30Ω的傳送線路139構(gòu)成中繼基板37上的微波傳輸帶線路形式的傳送線路。另外如圖12所示，光調(diào)制器元件121采用二極管特性相反的元件。通過偏壓施加用接合線133、第三接合線132、電阻元件24、第二接合線32從偏置端子Vbias(圖中省略)向陰極端子施加正電壓。符號(hào)128是旁路電容，通過該旁路電容將接合線132的一端高頻接地。在圖12中，L132、L133是接合線132、133的電感。C128是旁路電容128的電容值，C129是串聯(lián)插入到輸入信號(hào)路徑中的隔直流用電容的電容值。由于可以從外部向光調(diào)制器元件121施加偏壓，所以驅(qū)動(dòng)用IC161只需提供高頻信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)電壓。這有利于驅(qū)動(dòng)用IC的電源電壓正電壓化以及低電壓化。
如果本實(shí)施例的光模塊200采用Cmod0.5pF，L310.29nH，L32+L1320.75nH，R2450Ω，則輸入傳送線路27和傳送線路138(特性阻抗都為50Ω)在頻率10GHz下的電氣長度的總和為35度，同軸線路T39和傳送線路139(特性阻抗為30Ω)在頻率10GHz下的電氣長度的總和為31.3度。
根據(jù)本實(shí)施例3，在光輸出特性上可以得到與上述實(shí)施例1同樣的效果。另外，通過采用CAN型的封裝的框體可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步小型化和低成本化的光發(fā)送模塊。另外，通過只變更中繼基板37上的配線圖形，可以改變由同軸線路T39和傳送線路139構(gòu)成的30Ω傳送線路的電氣長度。通過該方式，可以在使用相同的CAN型封裝板框體的同時(shí)，分別實(shí)現(xiàn)與具有不同元件電容的多個(gè)光調(diào)制器元件對應(yīng)的光發(fā)送模塊。
另外，實(shí)施例3也是使光調(diào)制器元件的二極管極性倒過來的光模塊的例子。通過該方式，即使是正電源也可以向光調(diào)制元件121施加反偏置。因此，可以實(shí)現(xiàn)只使用+3.3V等正電源動(dòng)作的光發(fā)送模塊。
在實(shí)施例3中，可以通過偏置端子Vbias從外部向光調(diào)制元件121施加偏壓。但是，這些也可以省略。即，在圖11中去掉偏壓施加用接合線133，減少1個(gè)CAN型框體的導(dǎo)引框。此時(shí)，為了能夠通過導(dǎo)引框39施加偏壓，必須在驅(qū)動(dòng)用IC搭載基板上增設(shè)偏壓施加端子及扼流電路，但是，由于可以減少一個(gè)CAN型框體的導(dǎo)引框，所以有利于光發(fā)送模塊的小型化。
根據(jù)本發(fā)明，可以使用于改善光調(diào)制器的輸出波形的小信號(hào)通過特性(S21)的最優(yōu)化和降低小信號(hào)反射系數(shù)(S11)，可以實(shí)現(xiàn)相對驅(qū)動(dòng)用IC的輸出阻抗不匹配而難以發(fā)生波形品質(zhì)惡化的光發(fā)送模塊構(gòu)造的光發(fā)送模塊。
權(quán)利要求
1.一種光模塊，包括把電信號(hào)傳送到第二傳輸線路的第一傳輸線路；連接著上述第二傳輸線路，通過上述電信號(hào)來調(diào)制激光的光調(diào)制器元件；以及其一端連接著上述第二傳輸線路和上述光調(diào)制器元件的終端電阻元件，其特征在于，上述終端電阻元件的電阻值與上述第二傳輸線路的特性阻抗的差小于或等于10Ω；上述第一傳輸線路的特性阻抗比上述第二傳輸線路的特性阻抗低20Ω以上。
2.一種光模塊，包括把電信號(hào)傳送到第二傳輸線路的第一傳輸線路；連接著上述第二傳輸線路，通過上述電信號(hào)來調(diào)制激光的光調(diào)制器元件；以及其一端連接著上述第二傳輸線路和上述光調(diào)制器元件的終端電阻元件，其特征在于，上述終端電阻元件的電阻值大于或等于40Ω且小于或等于60Ω；上述第二傳輸線路的特性阻抗大于或等于40Ω且小于或等于60Ω；10GHz的上述第二傳輸線路的電氣長度為大于或等于10度且小于或等于120度；上述第一傳輸線路的特性阻抗大于或等于20Ω且小于或等于30Ω；10GHz的上述第一傳輸線路的電氣長度為大于或等于15度且小于或等于120度。
3.如權(quán)利要求2所述的光模塊，其特征在于，上述第一傳輸線路的電氣長度和上述第二傳輸線路的電氣長度合計(jì)為大于或等于25度且小于或等于120度。
4.如權(quán)利要求1所述的光模塊，其特征在于，上述第二傳輸線路由微波傳輸帶線路構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求2所述的光模塊，其特征在于，上述第二傳輸線路由微波傳輸帶線路構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的光模塊，其特征在于，還包括CAN型的封裝的框體；上述第二傳輸線路由上述框體形成的同軸線路構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求2所述的光模塊，其特征在于，還包括CAN型的封裝的框體；上述第二傳輸線路由上述框體形成的同軸線路構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求1所述的光模塊，其特征在于，還包括CAN型的封裝的框體；上述第二傳輸線路由上述框體形成的同軸線路和微波傳輸帶線路構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求2所述的光模塊，其特征在于，還包括CAN型的封裝的框體；上述第二傳輸線路由上述框體形成的同軸線路和微波傳輸帶線路構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求6所述的光模塊，其特征在于，分開設(shè)置對上述電場吸收型光調(diào)制元件的偏壓輸入管腳和高頻信號(hào)輸入管腳。
11.如權(quán)利要求7所述的光模塊，其特征在于，分開設(shè)置對上述電場吸收型光調(diào)制元件的偏壓輸入管腳和高頻信號(hào)輸入管腳。
12.如權(quán)利要求8所述的光模塊，其特征在于，分開設(shè)置對上述電場吸收型光調(diào)制元件的偏壓輸入管腳和高頻信號(hào)輸入管腳。
13.如權(quán)利要求9所述的光模塊，其特征在于，分開設(shè)置對上述電場吸收型光調(diào)制元件的偏壓輸入管腳和高頻信號(hào)輸入管腳。
14.一種光模塊，包括把電信號(hào)傳送到第二傳輸線路的第一傳輸線路；連接著上述第二傳輸線路，通過上述電信號(hào)來調(diào)制激光的光調(diào)制器元件；以及連接上述第二傳輸線路和上述光調(diào)制器元件的終端電阻元件，其特征在于，上述第一傳輸線路的特性阻抗比上述第二傳輸線路的特性阻抗低20Ω以上。7.5GHz的S11特性為小于或等于-15dB。
15.如權(quán)利要求14所述的光模塊，其特征在于，7.5GHz的上述S11特性為小于或等于-20dB。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光模塊，它包括為了傳送電氣信號(hào)而串聯(lián)連接的第一傳送線路和第二傳送線路、激光二極管元件、電場吸收型光調(diào)制器元件、電阻匹配用的終端電阻元件、連接第一傳送線路的一端和光調(diào)制器元件的第一接合線、連接光調(diào)制器元件和終端電阻元件的第二接合線；其中，將終端電阻元件的電阻值設(shè)定在40Ω以上60Ω以下的范圍內(nèi)，使第二傳送線路的特性阻抗為50Ω，將第一傳送線路的特性阻抗設(shè)定在20Ω以上30Ω以下。能使光模塊的小信號(hào)通過特性(S21)的最優(yōu)化和降低小信號(hào)反射系數(shù)(S11)，即使在驅(qū)動(dòng)用IC的輸出電阻不匹配時(shí)也能夠保持波形品質(zhì)。
文檔編號(hào)H04B10/28GK1770576SQ200510072900
公開日2006年5月10日 申請日期2005年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月1日
發(fā)明者加賀谷修, 鷲見圣二, 有馬宏幸 申請人:日本光進(jìn)株式會(huì)社