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JPH0634424B2 - Optical coupling device - Google Patents
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JPH0634424B2 - Optical coupling device - Google Patents

Optical coupling device

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JPH0634424B2
JPH0634424B2 JP61169155A JP16915586A JPH0634424B2 JP H0634424 B2 JPH0634424 B2 JP H0634424B2 JP 61169155 A JP61169155 A JP 61169155A JP 16915586 A JP16915586 A JP 16915586A JP H0634424 B2 JPH0634424 B2 JP H0634424B2
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coupling device
optical fiber
optical coupling
chip carrier
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栄一 仲川
良雄 三宅
純一郎 山下
ルミ子 菅沼
明宏 足立
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光通信に用いられる半導体レーザ素子の出
射光を光フアイバに結合する光結合装置に関するもので
ある。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical coupling device that couples emitted light of a semiconductor laser element used for optical communication to an optical fiber.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第2図は従来の半導体レーザ素子と光フアイバの光結合
装置を示す断面構成図である。図に示すように、半導体
レーザ素子1はチツプキヤリア2の上に固定されてい
る。光フアイバ3の周囲にははんだ4が充てんされ、こ
の光フアイバ3は、その先端が半導体レーザ素子1の発
光部に対向するように軸合わせしてチツプキヤリア2上
に固定され、これにより、レーザ結合部が構成されてい
る。このレーザ結合部はパツケージ5内に気密封じさ
れ、光フアイバ3はパツケージ5の側面を通じて、半導
体レーザ素子1に対向した側とは反対側の端がパツケー
ジ5の外に取り出され、パツケージ5の側面に光フアイ
バ3が固定されている。
FIG. 2 is a sectional view showing a conventional semiconductor laser device and an optical coupling device for an optical fiber. As shown in the figure, the semiconductor laser device 1 is fixed on the chip carrier 2. The periphery of the optical fiber 3 is filled with solder 4, and the optical fiber 3 is fixed on the chip carrier 2 by aligning the tip of the optical fiber 3 so that the tip of the optical fiber 3 faces the light emitting portion of the semiconductor laser element 1. Parts are made up. The laser coupling portion is hermetically sealed in the package 5, and the optical fiber 3 is taken out through the side surface of the package 5 at the end opposite to the side facing the semiconductor laser device 1 to the outside of the package 5 and the side surface of the package 5. The optical fiber 3 is fixed to.

光フアイバ3の固定方法は、まず、はんだ4を融点以上
に加熱して溶融し、光フアイバ3がはんだ4の中で自由
に移動できる状態する。この状態にて光フアイバ3を保
持し、光フアイバ3と半導体レーザ素子1の出射光6を
効率良く結合するために、光フアイバ3の軸合わせ調整
を行う。結合効率が最大になつた位置で調整作業を終了
し、はんだ4を冷却,硬化して、光フアイバ3がチツプ
キヤリア2上に固定される。ここで、光フアイバ3の表
面ははんだ4との接着力を増すために、金属薄膜のエー
テイングが施されている場合が多い。また、光フアイバ
3の先端は半導体レーザ素子1の出射光6を効率良く結
合するために、球面状に加工されている場合が多い。
In the method of fixing the optical fiber 3, first, the solder 4 is heated to a temperature equal to or higher than the melting point and melted so that the optical fiber 3 can freely move in the solder 4. In this state, the optical fiber 3 is held and the axial alignment of the optical fiber 3 is adjusted in order to efficiently combine the optical fiber 3 and the emitted light 6 of the semiconductor laser element 1. The adjustment work is completed at the position where the coupling efficiency is maximized, the solder 4 is cooled and hardened, and the optical fiber 3 is fixed onto the chip carrier 2. Here, in many cases, the surface of the optical fiber 3 is coated with a metal thin film in order to increase the adhesive force with the solder 4. Further, the tip of the optical fiber 3 is often processed into a spherical shape in order to efficiently couple the emitted light 6 of the semiconductor laser element 1.

また、チツプキヤリア2は冷却素子7を介してパツケー
ジ5に取り付けられる。半導体レーザ素子1,チツプキ
ヤリア2の温度はパツケージ5の温度に関係なく制御で
きる。半導体レーザ素子1を駆動するための電気配線
は、入力端子A8a,入力端子B8bから金細線A9
a,金細線B9bを用いて行われる。ここで、一方の入
力端子B8bへの配線は、チツプキヤリア2及びパツケ
ージ5を通じて行われることが多い。もう一方の入力端
子A8aは、例えばガラス等の絶縁材料10を用いてパ
ツケージ5に対して絶縁されている。
The chip carrier 2 is attached to the package 5 via the cooling element 7. The temperatures of the semiconductor laser device 1 and the chip carrier 2 can be controlled regardless of the temperature of the package 5. The electrical wiring for driving the semiconductor laser device 1 is composed of the input terminal A8a, the input terminal B8b and the thin gold wire A9.
a, the thin gold wire B9b is used. Here, the wiring to one input terminal B8b is often performed through the chip carrier 2 and the package 5. The other input terminal A8a is insulated from the package 5 by using an insulating material 10 such as glass.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記のような従来の光結合装置において、半導体レーザ
素子1の入力側の等価回路は第3図に示すように簡略化
できる。第3図は、第2図の光結合装置における半導体
レーザ素子の入力側の等価回路を示す図である。第3図
において、ZLDは半導体レーザ素子1のインピーダン
ス、Laは金細線A9aのインダクタンス、Lbは金細線
B9bのインダクタンス、Cpは冷却素子7のキヤパシ
タンスである。第3図に示すような等価回路は一種のフ
イルタ回路であり、ある周波数ではインダクタンスLb
とキヤパシタンスCpが並列共振を起こす。このような
光結合装置を高速光通信に使用する目的で、半導体レー
ザ素子1を高い周波数で駆動しようとしても、半導体レ
ーザ素子1に伝わる信号の振幅や位相は大きく変えられ
てしまい、通信用には適さない。
In the conventional optical coupling device as described above, the equivalent circuit on the input side of the semiconductor laser device 1 can be simplified as shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit on the input side of the semiconductor laser device in the optical coupling device of FIG. In FIG. 3, Z LD is the impedance of the semiconductor laser device 1, L a is the inductance of the gold wire A 9 a, L b is the inductance of the gold wire B 9 b , and C p is the capacitance of the cooling element 7. The equivalent circuit shown in FIG. 3 is a kind of filter circuit, and has an inductance L b at a certain frequency.
And the capacitance C p cause parallel resonance. Even if the semiconductor laser device 1 is driven at a high frequency for the purpose of using such an optical coupling device for high-speed optical communication, the amplitude and phase of the signal transmitted to the semiconductor laser device 1 are greatly changed, and the signal is used for communication. Is not suitable.

このような問題を軽減するためには、インダクタンスL
bとキヤパシタンスCpのいずれか、もしくは両方を小さ
くして、フイルタ回路の影響が大きく出る周波数帯をよ
り高くして、通信の使用周波数帯での影響を小さくすれ
ば良い。しかるに、冷却素子7のキヤパシタンスCp
冷却素子7に特有のものと考えられるため、金細線B9
bのインダクタンスLbを小さくすることを考えれば良
い。
In order to reduce such a problem, the inductance L
Either or both of b and the capacitance C p may be reduced to increase the frequency band in which the influence of the filter circuit is large, to reduce the influence in the frequency band used for communication. However, since the capacitance C p of the cooling element 7 is considered to be peculiar to the cooling element 7, the thin gold wire B9
It may be considered to reduce the inductance L b of b .

一般に、線材料のインダクタンスを小さくするために
は、線の直径を太くすれば良いことは知られている。と
ころが、金細線B9bを太くすると、熱を伝えやすくな
るため、パツケージ5とチツプキヤリア2の間が断線で
きなくなり、冷却素子7により冷却能力が低下してしま
うという問題点があつた。
It is generally known that in order to reduce the inductance of the wire material, the diameter of the wire may be increased. However, if the thin gold wire B9b is made thicker, heat can be easily transferred, so that there is a problem in that a disconnection between the package 5 and the chip carrier 2 cannot be made, and the cooling capacity is lowered by the cooling element 7.

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、配線のインダクタンスを小さくして、半導体レー
ザ素子を高い周波数で駆動できるようにするとともに、
冷却素子による冷却能力が低下しない光結合装置を得る
ことを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and reduces the inductance of the wiring so that the semiconductor laser device can be driven at a high frequency.
An object of the present invention is to obtain an optical coupling device in which the cooling capacity of the cooling element does not decrease.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係る光結合装置は、チツプキヤリアとパツケ
ージの間の電気配線には、表面に導電性金属メツキを施
した断熱材料を用い、これにより、電気配線を行つてい
るものである。
In the optical coupling device according to the present invention, the electrical wiring between the chip carrier and the package is made of a heat insulating material having a conductive metal plating on the surface, and the electrical wiring is performed by this.

〔作用〕[Action]

この発明の光結合装置においては、表面に導電性金属メ
ツキを施した断熱材料を用いて電気配線を行つているた
めに、チツプキヤリアとパツケージの間の断熱は保持さ
れる。従つて、冷却素子による冷却能力は、金細線を用
いて配線を行う上記従来装置の場合と同程度である。一
方、断熱材料の断面積を大きくすることによつてインダ
クタンスが小さくなるため、半導体レーザ素子を高い周
波数で駆動することができる。
In the optical coupling device of the present invention, the heat insulation between the chip carrier and the package is maintained because the electric wiring is performed by using the heat insulating material having the surface provided with the conductive metal plating. Therefore, the cooling capacity of the cooling element is about the same as that of the above-described conventional device in which wiring is performed using the thin gold wire. On the other hand, since the inductance is reduced by increasing the cross-sectional area of the heat insulating material, the semiconductor laser device can be driven at a high frequency.

〔実施例〕〔Example〕

第1図はこの発明の一実施例である光結合装置を示す断
面構成図で、図中の各符号1〜8,9a,10は上記第
2図に示す従来装置と同一である。また、入力端子B8
bとチツプキヤリア2の間の配線は、金メツキを施した
セラミツクス11を用いて行われる。
FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of an optical coupling device according to an embodiment of the present invention. Reference numerals 1 to 8, 9a and 10 in the drawing are the same as those of the conventional device shown in FIG. Also, the input terminal B8
Wiring between b and the chip carrier 2 is performed by using a ceramic 11 with gold plating.

さて、金メツキを施したセラミツクス11の大きさは、
チツプキヤリア2の大きさと同程度まで大きくできるた
めに、第3図に示すLbに相当するインダクタンスは極
めて小さくなる。従つて、入力端子A8a,入力端子B
8bから半導体レーザ素子1を高い周波数で駆動するこ
とができる。一方、パツケージ5とチツプキヤリア2の
間の断熱は、従来装置と同程度に保たれるため、冷却素
子7による冷却能力が損なわれることはない。
By the way, the size of ceramics 11 with gold plating is
Since it can be made as large as the size of the chip carrier 2, the inductance corresponding to L b shown in FIG. 3 becomes extremely small. Therefore, the input terminal A8a and the input terminal B
The semiconductor laser device 1 can be driven at a high frequency from 8b. On the other hand, the heat insulation between the package 5 and the chip carrier 2 is maintained to the same extent as in the conventional device, so that the cooling capacity of the cooling element 7 is not impaired.

なお、上記実施例では、表面に導電性金属メツキを施し
た断熱材料として、金メツキを施したセラミツクス11
を用いた場合について示したが、他の導電性金属メツキ
を施した場合、あるいは他の断熱材料を用いた場合でも
良く、上記実施例と同様の効果を奏する。
In the above embodiment, as the heat insulating material having the surface coated with the conductive metal, the ceramics 11 coated with the gold plating is used.
However, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained by using another conductive metal plating or by using another heat insulating material.

また、上記実施例では、半導体レーザ素子1の出射光6
を直接光フアイバ3に結合する場合について説明した
が、半導体レーザ素子1と光フアイバ3の間にレンズ等
の光学系を配置した場合でも良く、上記実施例と同様の
効果を奏する。
Further, in the above embodiment, the emitted light 6 of the semiconductor laser device 1 is
Although the description has been given of the case where the optical fiber 3 is directly coupled to the optical fiber 3, the optical system such as a lens may be arranged between the semiconductor laser device 1 and the optical fiber 3, and the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

また、上記実施例では、半導体レーザ素子1を用いた場
合について説明したが、発光ダイオード等の他の発光半
導体素子を用いた場合でも良く、上記実施例と同様の効
果を奏する。
Further, in the above-described embodiment, the case where the semiconductor laser device 1 is used has been described, but another light-emitting semiconductor device such as a light emitting diode may be used, and the same effect as that of the above-described embodiment is obtained.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明は以上説明したとおり、光結合装置において、
チツプキヤリアとパツケージの間を、表面に導電性金属
メツキを施した断熱材料を用いて電気配線をするように
したので、冷却素子による冷却能力を損なうことなく、
高い周波数で半導体レーザ素子を駆動できる光結合装置
が得られるという優れた効果を奏するものである。
As described above, the present invention provides an optical coupling device,
Between the chip carrier and the package, electrical wiring was done using a heat insulating material with a conductive metal plating on the surface, so without impairing the cooling capacity by the cooling element,
The excellent effect that an optical coupling device capable of driving a semiconductor laser element at a high frequency can be obtained is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の一実施例である光結合装置を示す断
面構成図、第2図は従来の半導体レーザ素子と光フアイ
バの光結合装置を示す断面構成図、第3図は、第2図の
光結合装置における半導体レーザ素子の入力側の等価回
路を示す図である。 図において、1……半導体レーザ素子、2……チツプキ
ヤリア、3……光フアイバ、4……はんだ、5……パツ
ケージ、6……出射光、7……冷却素子、8a……入力
端子A、8b……入力端子B、9a……金細線A、9b
……金細線B、10……絶縁材料、11……セラミツク
スである。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a sectional configuration diagram showing an optical coupling device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional configuration diagram showing a conventional semiconductor laser device and an optical coupling device of an optical fiber, and FIG. It is a figure which shows the equivalent circuit by the side of the input of the semiconductor laser element in the optical coupling apparatus of the figure. In the figure, 1 ... Semiconductor laser element, 2 ... Chip carrier, 3 ... Optical fiber, 4 ... Solder, 5 ... Package, 6 ... Emitted light, 7 ... Cooling element, 8a ... Input terminal A, 8b: input terminal B, 9a: thin gold wire A, 9b
...... Gold wire B, 10 …… Insulating material, 11 …… Ceramics. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅沼 ルミ子 神奈川県鎌倉市大船5丁目1番1号 三菱 電機株式会社情報電子研究所内 (72)発明者 足立 明宏 神奈川県鎌倉市大船5丁目1番1号 三菱 電機株式会社情報電子研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−112389(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Rumiko Suganuma 5-1-1, Ofuna, Kamakura-shi, Kanagawa Mitsubishi Electric Corporation Information Electronics Laboratory (72) Inventor Akihiro Adachi 5-1-1, Ofuna, Kamakura-shi, Kanagawa No. MITSUBISHI ELECTRIC CO., LTD. Information & Electronics Laboratory (56) References JP-A-62-112389 (JP, A)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体レーザ素子と、この半導体レーザ素
子と光学的に結合された光フアイバと、前記半導体レー
ザ素子と光フアイバを保持するチツプキヤリアと、この
チツプキヤリアを搭載する冷却素子と、前記4つの要素
を収納し、一端より前記光フアイバを外部に取り出すパ
ツケージとより成り、前記チツプキヤリアとパツケージ
が前記半導体レーザ素子の結電線路の一部を兼ねている
光結合装置において、前記チツプキヤリアとパツケージ
の間の電気配線として、表面に導電性金属メツキを施し
た断熱材料を用いたことを特徴とする光結合装置。
1. A semiconductor laser element, an optical fiber optically coupled to the semiconductor laser element, a chip carrier for holding the semiconductor laser element and the optical fiber, a cooling element for mounting the chip carrier, and the four elements described above. In an optical coupling device for accommodating elements, the package including the optical fiber from one end to the outside, wherein the chip carrier and the package also serve as a part of a power transmission line of the semiconductor laser device, the space between the chip carrier and the package. An optical coupling device characterized in that a heat insulating material having a conductive metal plating on its surface is used as the electric wiring.
【請求項2】前記断熱材料として、セラミツクスを用い
たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光結合
装置。
2. The optical coupling device according to claim 1, wherein ceramics is used as the heat insulating material.
【請求項3】前記導電性金属メツキとして、金メツキを
用いたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光
結合装置。
3. The optical coupling device according to claim 1, wherein a gold plating is used as the conductive metal plating.
JP61169155A 1986-07-18 1986-07-18 Optical coupling device Expired - Lifetime JPH0634424B2 (en)

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JPS6325993A JPS6325993A (en) 1988-02-03
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Families Citing this family (5)

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