光送信装置
【課題】温度調整型波長可変レーザの温度を変えた場合でも、同一集積素子内の半導体ＭＺ変調器素子の温度を簡単な構成で略一定に保つこと。
【解決手段】光送信装置１００は、半導体ＭＺ変調器素子１０１および温度調整型波長可変レーザ素子１０２を集積した集積素子１０３と、嵌通孔１０５を有するキャリア１０４と、ＴＥＣ１０６，１０７とを有しており、キャリア１０４の嵌通孔１０５上に集積素子１０３に含まれる半導体ＭＺ変調器素子１０１と温度調整型波長可変レーザ素子１０２とを結ぶ導波路が配置されるように集積素子１０３をキャリア１０４上に固定している。
【解決手段】光送信装置１００は、半導体ＭＺ変調器素子１０１および温度調整型波長可変レーザ素子１０２を集積した集積素子１０３と、嵌通孔１０５を有するキャリア１０４と、ＴＥＣ１０６，１０７とを有しており、キャリア１０４の嵌通孔１０５上に集積素子１０３に含まれる半導体ＭＺ変調器素子１０１と温度調整型波長可変レーザ素子１０２とを結ぶ導波路が配置されるように集積素子１０３をキャリア１０４上に固定している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光半導体からなる変調器と波長可変レーザとを集積した集積素子を有する光送信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、３００ｐｉｎ−ＬＦＦ（Large Form Factor）のＭＳＡ（Multi Source Agreement）光トランシーバーでは、従来の単一波長型から波長可変型に、８波（５０ＧＨｚ間隔）の少数波長可変型から８８波（５０ＧＨｚ間隔）のフルバンド波長可変型に市場ニーズが移ってきている。このような、フルバンド波長可変型への市場動向は、小型・低消費電力のＭＳＡ光トランシーバーである３００ｐｉｎ−ＳＦＦ（Small Form Factor）やＸＦＰ（10Gigabit Small Form Factor Pluggable）に移りつつある。
【０００３】
中でもＸＦＰは、サイズが小さく（８．３５×７８×１３．５ｍｍ）、このサイズの中に、変調器、フルバンド波長可変レーザ、受光デバイス（Photo Detector）、制御回路を入れ込むことは容易ではない。このため、変調器とフルバンド波長可変レーザを一体化し、小型化する試みが行われている。以下の説明において、光トランシーバーに含まれる、変調器とフルバンド波長可変レーザ等を一体化したものを便宜的に光送信装置と表記する。この光送信装置を小型化するアプローチは大きく２つあり、Co-package型のと、Monolithic型の光送信装置とが開発されている。まず、Co-package型の光送信装置の構成を説明した後に、Monolithic型の光送信装置の構成について説明する。
【０００４】
図６は、Co-package型の光送信装置の構成を示す図である。図６に示すように、この光送信装置１０は、パッケージ１０ａ内に、変調器素子１１と、波長可変レーザ素子１２と、レンズ１３，１８と、キャリア１４，１５と、ＴＥＣ（Thermo Electric Coolers）１６，１７とを有しており、光ファイバ１９に接続されている。
【０００５】
この光送信装置１０は、変調器素子１１と波長可変レーザ素子１２とを別素子とし、レンズ１３を用いて光結合させている。そして、変調器素子１１は、波長可変レーザ素子１２から出力される光を変調し、変調した光をレンズ１８を介して光ファイバ１９に出力する。
【０００６】
ここで、変調器素子１１としては、ＬＮ（ＬｉＮｂＯの略称）材料からなるＭＺ（Mach-Zehnder）変調器、光半導体（ＩｎＰなど）材料からなる光半導体ＭＺ変調器またはＥＡ（Electronic Absorption）変調器がある。このうちＬＮ変調器はサイズが大きいという問題があり、ＥＡ変調器には動作波長が制限されるためフルバンド波長対応が困難となる問題があるため、光半導体ＭＺ変調器が有望視されている。
【０００７】
なお、図６において、キャリア１４，１５は、それぞれ、変調器素子１１、波長可変レーザ素子１２を支えるセラミック製のキャリアである。ＴＥＣ１６，１７は、それぞれ、変調器素子１１、波長可変レーザ素子１２の温度を調整する素子である。
【０００８】
次に、Monolithic型の光送信装置の構成について説明する。図７は、Monolithic型の光送信装置の構成を示す図である。図７に示すように、この光送信装置２０は、パッケージ２０ａ内に、変調器素子２１および波長可変レーザ素子２２を集積した集積素子２３と、レンズ２４と、キャリア２５と、ＴＥＣ２６とを有しており、光ファイバ２７に接続されている。
【０００９】
このうち、変調器素子２１は、波長可変レーザ素子２２から光を直接（レンズを用いることなく）取得し、取得した光を変調してレンズ２４を介して光を光ファイバ２７に出力する。Monolithic型向けの集積素子２３に含まれる変調器素子２１は、同じ半導体プロセスで素子形成が可能な半導体ＭＺ変調器に限られる。
【００１０】
図６に示したCo-package型の光送信装置１０と、図７に示したMonolithic型の光送信装置２０とを比較すると、サイズの面では、変調器と波長可変レーザとのレンズによる結合が不要な分、Monolithic型の光送信装置２０の方が小型化に有利であるため、ＸＦＰ用途では、Monolithic型が有望である。
【００１１】
しかし、Monolithic型に使用される半導体ＭＺ変調器は、ＬＮ変調器と比較して、温度依存性が大きいため、温度を略一定に制御して動作させる必要がある。このため、例えば、図７に示すように、ＴＥＣ２６の上に、熱伝道の良いセラミック（Ａｌ２Ｏ３やＡＩＮ等）製のキャリア２５を介して、半導体ＭＺ型の変調器素子１１が載置することで、変調器素子（半導体ＭＺ変調器）２１の温度を略一定にしている。
【００１２】
なお、変調器素子２１とキャリア２５との間、キャリア２５とＴＥＣ２６との間の固定には、熱伝導率の良い半田やＡｇエポキシ接着剤が用いられる。また、波長可変レーザ素子２２も一般的に温度を略一定にするか、または異なる温度に制御するために、セラミック製のキャリア２５を介してＴＥＣ２６上に載置される。
【００１３】
ところで、半導体ＭＺ変調器素子（変調器素子２１）と、温度調節型の波長可変レーザ（波長可変レーザ素子２２）とを用いてMonolithic型の光送信装置を構成する（図７参照）と、変調器素子２１および波長可変レーザ２２を最適な温度に保つことが出来ないという問題があった。すなわち、集積素子２３をキャリア２５を介して１個のＴＥＣ２６の上に載置しているので、ＴＥＣ２６が、波長可変レーザ素子２２の温度を調整して波長を変えると、変調器素子２１の温度まで変化してしまい、結果的に変調器素子２１の特性が変化してしまう。
【００１４】
かかる問題に対応するべく、変調器素子および波長可変レーザの温度を最適に保つための各種のMonolithic型の光送信装置が考案されている。図８および図９は、従来の光送信装置の構成を示す図である。まず、図８に示す光送信装置３０の説明を行った後に、図９に示す光送信装置４０の説明を行う。
【００１５】
図８の上段は、光送信装置３０の上面図であり、図８の下段は、光送信装置３０の側面図である。図８に示すように、この光送信装置３０は、半導体ＭＺ変調器素子３１および温度調整型波長可変レーザ素子３２を集積した集積素子３３と、キャリア３４，３５と、ＴＥＣ３６，３７とを有する。
【００１６】
そして、図８に示す構成によれば、半導体ＭＺ変調器素子３１および温度調整型波長可変レーザ素子３２は、別々のキャリア３４，３５に載置され、半導体ＭＺ変調器素子３１と温度調整型波長可変レーザ素子３２は、ＴＥＣ３６，３７によってそれぞれ最適な温度に調整される。このように、キャリア、ＴＥＣを別々に設けることで、半導体ＭＺ変調器素子３１および温度調整型波長可変レーザ素子３２は、隣接する素子の温度調整の影響を受けることなく、温度を最適に保つことが可能となる。
【００１７】
次に、図９に示す光送信装置４０の説明を行う。図９の上段は、光送信装置４０の上面図であり、図９の下段は、光送信装置４０の側面図である。図９に示すように、この光送信装置４０は、半導体ＭＺ変調器素子４１および温度調整型波長可変レーザ素子４２を集積した集積素子４３と、キャリア４４と、ＴＥＣ４５，４６とを有する。
【００１８】
そして、図９に示す構成によれば、半導体ＭＺ変調器素子４１および温度調整型波長可変レーザ素子４２は、同一のキャリア４４に載置し、半導体ＭＺ変調器素子４１および温度調整型波長可変レーザ素子４２はそれぞれ、ＴＥＣ４５、４６によって温度を調整される。このように、ＴＥＣを別々に設けることで、光送信装置４０は、半導体ＭＺ変調器素子４１および温度調整型波長可変レーザ素子４２の温度を個別に調整することが可能となる。
【００１９】
一方、フルバンド波長可変レーザには多くの提案がある。例えば、ＤＦＢ（Distributed Feed-Back）レーザをベースとし、レーザ素子の温度を変えて波長を可変する温度調整型波長可変レーザが、信頼性が高い、従来のＤＦＢレーザのプロセスをベースに製造できるなどの理由から、広く市場に普及し始めている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００３−１６３４１１号公報
【特許文献２】特開２００７−２０１４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、図８に示した光送信装置３０は、２個のＴＥＣ３６，３７と、２個のキャリア３４，３５を介して集積素子３３を固定しているため、２個のキャリア３４，３５の高さが微妙に異なって固定される場合がある。このように、２個のキャリア３４，３５の高さが異なっている状態で集積素子３３が固定されると、集積素子３３に応力が加わって集積素子３３の特性が変化してしまい、最悪の場合、集積素子３３が破損してしまうという問題があった。
【００２２】
また、図９に示した光送信装置４０は、２個のＴＥＣ４５，４６を用いて別々に温度制御を行っているものの、キャリア４４が共通なので、温度調整型波長可変レーザ素子４２の温度を変えた場合に、発熱または吸熱が共通のキャリア４４を伝わり、半導体ＭＺ変調器素子４１の温度に影響を与えてしまうという問題があった。
【００２３】
図１０は、図９に示した半導体ＭＺ変調器素子４１と温度調整型波長可変レーザ素子４２との温度分布を示す図である。図１０において、塗潰した菱形は、半導体ＭＺ変調器素子４１の下側のＴＥＣ４５の温度を３５℃に設定し、温度調整型可変レーザ素子４２の下側のＴＥＣ４６の温度を６０℃に設定した場合の半導体ＭＺ変調器素子４１および温度調整型波長可変レーザ素子４２の温度分布を示している。
【００２４】
横軸の位置０．１〜２．８ｍｍが半導体ＭＺ変調素器子４１、３．２ｍｍ〜６ｍｍが温度調整型波長レーザ素子４２の上面の温度を示している。ここで、塗潰した菱形を参照すると、半導体ＭＺ変調器素子４１から温度調整型波長レーザ素子４２まで温度が穏やかに傾斜している。従って、半導体ＭＺ変調器素子４１の２．８ｍｍでの温度は４５．７℃と目標の３５℃よりも１０．７℃高くなってしまう。また、温度調整型波長可変レーザ４２の位置３．２ｍｍでも４８．１℃と目標の温度６０℃に対して１１．９℃も低くなってしまう。
【００２５】
一方、白抜きの菱形は、半導体ＭＺ変調器素子４１の下側にＴＥＣ４５の温度を３５℃に設定し、温度調整型波長可変レーザ４２の下側のＴＥＣ４６の温度を２０℃に設定した時の、半導体ＭＺ変調器素子４１および温度調整型波長可変レーザ素子４２の温度分布を示している。
【００２６】
白抜きの菱形を参照すると、この場合も同様に、半導体ＭＺ変調器素子４１から温度調整型波長レーザ素子４２まで温度が穏やかに傾斜している。従って、半導体ＭＺ変調器素子４１の２．８ｍｍでの温度は２８．２℃と目標の３５℃よりも６．８℃低くなってしまう。また、温度調整型波長可変レーザ４２の位置３．２ｍｍでも２６．８℃と目標の温度２０℃に対して６．８℃も高くなってしまう。
【００２７】
この結果は、すなわち、温度調整型波長可変レーザ素子４２の温度を２０〜６０℃まで変化させるようにすると、半導体ＭＺ変調器素子４１の端の温度が２８．２〜４５．７℃まで変化してしまうことを示している。
【００２８】
なお、図１０の温度分布は、集積素子４３の熱伝道率を０．６８[Ｗ／ｃｍＫ]、集積素子４３の寸法を長さ６×幅０．５×高さ０．１[ｍｍ]、キャリア４４の熱伝導率を２００[Ｗ／ｃｍＫ]、キャリア４４の寸法を長さ６×幅５×高さ２[ｍｍ]として算出したものである。
【００２９】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、温度調整型波長可変レーザの温度を変えた場合でも、同一集積素子内の半導体ＭＺ変調器素子の温度を簡単な構成で略一定に保つことが出来る光送信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この光送信装置は、温度に応じて異なる波長の光を出力する光出力素子と、当該光出力素子から出力される光を変調する変調素子とを集積した集積素子と、対向する第１の面および第２の面を有し、当該第１の面に前記集積素子が固定され、前記集積素子を固定した状態で前記第１の面と前記第２の面とを嵌通する嵌通孔が前記光出力素子と前記変調素子との境界近傍に設けられたキャリアと、前記変調素子の固定位置に対応して前記第２の面に固定され、前記変調素子の温度を調整する第１の温度調整部と、前記光出力素子の固定位置に対応して前記第２の面に固定され、前記光出力素子の温度を調整する第２の温度調整部とを有することを要件とする。
【発明の効果】
【００３１】
この光送信装置によれば、光出力素子の温度を変えた場合でも、簡単な構成で、変調素子の温度を略一定に保つことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本実施例１にかかる光送信装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示した半導体ＭＺ変調器素子と温度調整型波長可変レーザ素子との温度分布を示す図である。
【図３】図３は、本実施例２にかかる光送信装置の構成を示す図である。
【図４】図４は、図３に示した半導体ＭＺ変調器素子と温度調整型波長可変レーザ素子との温度分布を示す図である。
【図５】図５は、その他のキャリアの形状の一例を示す図である。
【図６】図６は、Co-package型の光送信装置の構成を示す図である。
【図７】図７は、Monolithic型の光送信装置の構成を示す図である。
【図８】図８は、従来の光送信装置の構成を示す図（１）である。
【図９】図９は、従来の光送信装置の構成を示す図（２）である。
【図１０】図１０は、図９に示した半導体ＭＺ変調器素子と温度調整型波長可変レーザ素子との温度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る光送信装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例１】
【００３４】
図１は、本実施例１にかかる光送信装置１００の構成を示す図である。図１の上段は、光送信装置１００の上面図であり、図１の下段は、光送信装置１００の側面図である。図１に示すように、この光送信装置１００は、半導体ＭＺ変調器素子１０１および温度調整型波長可変レーザ素子１０２を集積した集積素子１０３と、嵌通孔１０５を有するキャリア１０４と、ＴＥＣ１０６，１０７とを有する。なお、その他の構成は、既存のMonolithic型の光送信装置と同様であるため、説明を省略する。
【００３５】
このうち、半導体ＭＺ変調器素子１０１は、温度調整型波長可変レーザ素子１０２から光を（レンズを用いることなく、集積素子１０３内の導波路を介して）取得し、取得した光を変調した後に光を光ファイバ（図示略）に出力する素子である。温度調整型波長可変レーザ素子１０２は、温度に応じて異なる波長の光を生成し、生成した光を半導体ＭＺ変調器素子１０１に出力する素子である。
【００３６】
ここで、光送信装置１００は、集積素子１０３が、嵌通孔１０５を有するキャリア１０４の上に半田により固定されている。ここで、嵌通孔１０５は、キャリア１０４の中央近傍に空いている。そして、半導体ＭＺ変調器素子１０１と温度調整型波長可変レーザ１０２とを接続する導波路が、丁度、嵌通孔１０５の位置となるように集積素子１０３とキャリア１０４との固定位置が調整されている。
【００３７】
キャリア１０４は、対向する第１の面および第２の面を有し、第１の面に集積素子１０３が固定され、第２の面にＴＥＣ１０６，１０７が固定されている。
【００３８】
また、キャリア１０４の半導体ＭＺ変調器素子１０１の載置されている側の下側には、半導体ＭＺ変調器素子１０１の温度を略一定に制御するためのＴＥＣ１０６が半田により固定されている。
【００３９】
一方、キャリア１０４の温度調整型波長可変レーザ素子１０２の載置されている側の下側には、温度調整型波長可変レーザ１０２の温度を調整するためのＴＥＣ１０７が半田により固定されている。
【００４０】
なお、キャリア１０４の半導体ＭＺ変調器素子１０１の近傍に、半導体ＭＺ変調器素子１０１の温度を検出するためのサーミスタ１０８が半田により固定されている。また、キャリア１０４の温度調整型波長可変レーザ１０２の近傍に、温度調整型波長可変レーザ１０２の温度を検出するためのサーミスタ１０９が半田により固定されている。
【００４１】
図１に示したように、嵌通孔１０５を有するキャリア１０４上に集積素子１０３を固定することにより、ＴＥＣ１０７が温度調整型波長可変レーザ素子１０２の温度を変えても、発熱または吸熱がキャリア１０４の嵌通孔１０５に遮られるので、半導体ＭＺ変調器素子１０１の温度を最適に保つことが出来る。
【００４２】
図２は、図１に示した半導体ＭＺ変調器素子１０１と温度調整型波長可変レーザ素子１０２との温度分布を示す図である。図２において、塗潰した丸は、半導体ＭＺ変調器素子１０１の下側のＴＥＣ１０６の温度を３５℃に設定し、温度調整型波長可変レーザ素子１０２の下側のＴＥＣ１０７の温度を６０℃に設定した場合の半導体ＭＺ変調器素子１０１および温度調整型波長可変レーザ素子１０２の温度分布を示している。
【００４３】
横軸の位置０．１〜２．８ｍｍが半導体ＭＺ変調器素子１０１、３．２ｍｍ〜６ｍｍが温度調整型波長レーザ素子１０２の上面の温度を示している。ここで、塗潰した丸を参照すると、半導体ＭＺ変調器素子１０１の２．８ｍｍでの温度は３８．５℃となっており、従来技術と比較して、目標の３５℃に近い値となっている。また、温度調整型波長可変レーザ１０２の位置３．２ｍｍでも５６．５℃となり、従来技術と比較して、目標の温度６０℃に近い値となっている。
【００４４】
すなわち、半導体ＭＺ変調器素子１０１の２．８ｍｍでの温度は３８．５℃と目標温度３５℃との差は、３．５℃まで改善しており、温度調整型波長可変レーザ１０２の位置３．２ｍｍでも５６．６℃と目標温度６０℃との差は３．５℃に留まっている。
【００４５】
一方、白抜きの丸は、半導体ＭＺ変調器素子１０１の下側にＴＥＣ１０６の温度を３５℃に設定し、温度調整型波長可変レーザ１０２の下側のＴＥＣ１０７の温度を２０℃に設定した時の、半導体ＭＺ変調器素子１０１および温度調整型波長可変レーザ素子１０２の温度分布を示している。
【００４６】
ここで、白抜きの丸を参照すると、半導体ＭＺ変調器素子１０１の２．８ｍｍでの温度は３３．１℃となっており、従来技術と比較して、目標の３５℃に近い値となっている。また、温度調整型波長可変レーザ１０２の位置３．２ｍｍでも２１．９℃となっており、従来技術と比較して、目標値の温度２０℃に近い値となっている。
【００４７】
すなわち、半導体ＭＺ変調器素子１０１の２．８ｍｍでの温度は３３．１℃と目標温度３５℃との差は、１．９℃まで改善しており、温度調整型波長可変レーザ１０２の位置３．２ｍｍでも２１．９℃と目標温度２０℃との差は１．９℃に留まっている。
【００４８】
この結果によれば、温度調整型波長可変レーザ素子１０２の温度を２０〜６０℃まで変化させる場合に、半導体ＭＺ変調器素子１０１の端の温度が３３．１〜３８．５℃まで５．４℃しか変化しないことを示している。この温度差５．４℃は、半導体ＭＺ変調器素子１０１の特性上、実用レベルにある。
【００４９】
なお、本実施例１にかかる集積素子１０３の熱伝導率を０．６８[Ｗ／ｃｍＫ]、集積素子１０３の寸法を長さ６×幅０．５×高さ０．１[ｍｍ]、キャリア１０４の熱伝導率を２００[Ｗ／ｃｍＫ]、キャリア１０４の寸法を長さ６×幅５×高さ２[ｍｍ]としている。
【００５０】
上述してきたように、本実施例１にかかる光送信装置１００は、キャリア１０４の嵌通孔１０５上に集積素子１０３に含まれる半導体ＭＺ変調器素子１０１と温度調整型波長可変レーザ素子１０２とを結ぶ導波路が配置されるように集積素子１０３をキャリア１０４上に固定しているので、温度調整型波長可変レーザ素子１０２の温度を変えた場合でも、半導体ＭＺ変調器素子１０１の温度を略一定に保つことが出来る。
【００５１】
また、本実施例１にかかる光送信装置１００は、単一のキャリア１０４により集積素子１０３を固定しているので、光送信装置３０（図８参照）のように集積素子１０３に余分な応力がかかることを防止することが出来る。
【実施例２】
【００５２】
次に、本実施例２にかかる光送信装置について説明する。図３は、本実施例２にかかる光送信装置２００の構成を示す図である。図３の上段は、光送信装置２００の上面図であり、図３の下段は、光送信装置２００の側面図である。図３に示すように、この光送信装置２００は、半導体ＭＺ変調器素子２０１および温度調整型波長可変レーザ素子２０２を集積した集積素子２０３と、切れ込み２０５を有するキャリア２０４と、ＴＥＣ２０６，２０７とを有する。なお、その他の構成は、既存のMonolithic型の光送信装置と同様であるため、説明を省略する。
【００５３】
このうち、半導体ＭＺ変調器素子２０１は、温度調整型波長可変レーザ素子２０２から光を（レンズを用いることなく、集積素子２０３内の導波路を介して）取得し、取得した光を変調した後に光を光ファイバ（図示略）に出力する素子である。温度調整型波長可変レーザ素子２０２は、温度に応じて異なる波長の光を生成し、生成した光を半導体ＭＺ変調器素子２０１に出力する素子である。
【００５４】
ここで、光送信装置２００は、集積素子２０３が、切れ込み２０５を有するキャリア２０４の上に半田により固定されている。ここで、切れ込み２０５は、キャリア２０４の中央近傍の片側に設けてある。そして、半導体ＭＺ変調器素子２０１と温度調整型波長可変レーザ２０２とを接続する導波路が、丁度、切れ込み２０５の位置となるように集積素子２０３とキャリア２０４との固定位置が調整されている。
【００５５】
また、キャリア２０４の半導体ＭＺ変調器素子２０１の載置されている側の下側には、半導体ＭＺ変調器素子２０１の温度を略一定に制御するためのＴＥＣ２０６が半田により固定されている。
【００５６】
一方、キャリア２０４の温度調整型波長可変レーザ素子２０２の載置されている側の下側には、温度調整型波長可変レーザ２０２の温度を調整するためのＴＥＣ２０７が半田により固定されている。
【００５７】
なお、キャリア２０４の半導体ＭＺ変調器素子２０１の近傍に、半導体ＭＺ変調器素子２０１の温度を検出するためのサーミスタ２０８が半田により固定されている。また、キャリア２０４の温度調整型波長可変レーザ２０２の近傍に、温度調整型波長可変レーザ２０２の温度を検出するためのサーミスタ２０９が半田により固定されている。
【００５８】
図３に示したように、切れ込み２０５を有するキャリア２０４上に集積素子２０３を固定することによりＴＥＣ２０７が温度調整型波長可変レーザ素子２０２の温度を変えても、発熱または吸熱がキャリア２０４の切れ込み２０５に遮られるので、半導体ＭＺ変調器素子２０１の温度を最適に保つことが出来る。
【００５９】
図４は、図３に示した半導体ＭＺ変調器素子２０１と温度調整型波長可変レーザ素子２０２との温度分布を示す図である。図４において、塗潰した四角は、半導体ＭＺ変調器素子２０１の下側のＴＥＣ２０６の温度を３５℃に設定し、温度調整型波長可変レーザ素子２０２の下側のＴＥＣ２０７の温度を６０℃に設定した場合の半導体ＭＺ変調器素子２０１および温度調整型波長可変レーザ素子２０２の温度分布を示している。
【００６０】
横軸の位置０．１〜２．８ｍｍが半導体ＭＺ変調器素子２０１、３．２ｍｍ〜６ｍｍが温度調整型波長レーザ素子２０２の上面の温度を示している。ここで、塗潰した四角を参照すると、半導体ＭＺ変調器素子２０１の２．８ｍｍでの温度は３６．７℃となっており、従来技術と比較して、目標の３５℃に近い値となっている。また、温度調整型波長可変レーザ２０２の位置３．２ｍｍでも５８．３℃となり、従来技術と比較して、目標の温度６０℃に近い値となっている。
【００６１】
すなわち、半導体ＭＺ変調器素子２０１の２．８ｍｍでの温度は３６．７℃と目標温度３５℃との差は、１．７℃まで改善しており、温度調整型波長可変レーザ２０２の位置３．２ｍｍでも５８．３℃と目標温度６０℃との差は１．７℃に留まっている。
【００６２】
一方、白抜きの四角は、半導体ＭＺ変調器素子２０１の下側にＴＥＣ２０６の温度を３５℃に設定し、温度調整型波長可変レーザ２０２の下側のＴＥＣ２０７の温度を２０℃に設定した時の、半導体ＭＺ変調器素子２０１および温度調整型波長可変レーザ素子２０２の温度分布を示している。
【００６３】
ここで、白抜きの四角を参照すると、半導体ＭＺ変調器素子２０１の２．８ｍｍでの温度は３３．３℃となっており、従来技術と比較して、目標の３５℃に近い値となっている。また、温度調整型波長可変レーザ２０２の位置３．２ｍｍでも２１．６℃となっており、従来技術と比較して、目標値の温度２０℃に近い値となっている。
【００６４】
すなわち、半導体ＭＺ変調器素子２０１の２．８ｍｍでの温度は３３．３℃と目標温度３５℃との差は、１．７℃まで改善しており、温度調整型波長可変レーザ２０２の位置３．２ｍｍでも２１．６℃と目標温度２０℃との差は１．６℃に留まっている。
【００６５】
この結果によれば、温度調整型波長可変レーザ素子２０２の温度を２０〜６０℃まで変化させる場合に、半導体ＭＺ変調器素子２０１の端の温度が３３．３〜３６．７℃まで３．４℃しか変化しないことを示している。この温度差３．４℃は、半導体ＭＺ変調器素子２０１の特性上、実用レベルにある。
【００６６】
なお、本実施例２にかかる集積素子２０３の熱伝導率を０．６８[Ｗ／ｃｍＫ]、集積素子２０３の寸法を長さ６×幅０．５×高さ０．１[ｍｍ]、キャリア２０４の熱伝導率を２００[Ｗ／ｃｍＫ]、キャリア２０４の寸法を長さ６×幅５×高さ２[ｍｍ]としている。
【００６７】
上述してきたように、本実施例２にかかる光送信装置２００は、キャリア２０４の切れ込み２０５条に集積素子２０３に含まれる半導体ＭＺ変調器素子２０１と温度調整型波長可変レーザ２０２とを結ぶ導波路が配置されるように集積素子２０３をキャリア２０４上に固定しているので、温度調整型波長可変レーザ素子２０２の温度を変えた場合でも、半導体ＭＺ変調器素子２０１の温度を略一定に保つことが出来る。
【００６８】
また、本実施例２にかかる光送信装置２００は、単一のキャリア２０４により集積素子２０３を固定しているので、光送信装置３０（図８参照）のように集積素子２０３に余分な応力がかかることを防止することが出来る。
【００６９】
ところで、上述した実施例１では、中央近傍に嵌通孔１０５を備えたキャリア１０４に集積素子１０３を固定することで、温度調整型波長可変レーザ素子１０２の温度を変えた場合でも、半導体ＭＺ変調器素子１０１の温度を略一定に保っていた。また、上述した実施例２では、中央近傍の片側に切れ込み２０５を備えたキャリア２０４に集積素子２０３を固定することで、温度調整型波長可変レーザ素子２０２の温度を変えた場合でも、半導体ＭＺ変調器素子２０１の温度を略一定に保っていた。
【００７０】
しかし、キャリアの形状は、実施例１，２に示したキャリア１０４，２０４の形状に限られるものではなく、キャリアの中央近傍に嵌通孔、あるいは切れ込みを有していればどの様な形状でも構わない。
【００７１】
図５は、その他のキャリアの形状の一例を示す図である。図５に示すように、このキャリア３００は、キャリア３００の中央近傍に、Ｈ字状の嵌通孔３００ａを備えている。図５のようにキャリア３００を構成すると、領域Ａから領域Ｂまで熱を伝えるためには、嵌通孔３００ａの側面を迂回する必要がある。従って、例えば、図１のキャリア１０４の代わりに、図５のキャリア３００を用いて光送信装置１００を構成することにより、半導体ＭＺ変調器素子１０１は、温度調整型波長可変レーザ素子１０２の温度変化の影響を更に受けにくくなる。
【００７２】
上記の実施例１，２を含む実施形態に関し、以下の付記を開示する。
【００７３】
（付記１）温度に応じて異なる波長の光を出力する光出力素子と、当該光出力素子から出力される光を変調する変調素子とを集積した集積素子と、
対向する第１の面および第２の面を有し、当該第１の面に前記集積素子が固定され、前記集積素子を固定した状態で前記第１の面と前記第２の面とを嵌通する嵌通孔が前記光出力素子と前記変調素子との境界近傍に設けられたキャリアと、
前記変調素子の固定位置に対応して前記第２の面に固定され、前記変調素子の温度を調整する第１の温度調整部と、
前記光出力素子の固定位置に対応して前記第２の面に固定され、前記光出力素子の温度を調整する第２の温度調整部と
を有することを特徴とする光送信装置。
【００７４】
（付記２）前記光出力素子および前記変調素子は、前記集積素子内で導波路により相互に接続されており、前記キャリアは前記導波路近傍に嵌通孔を有していることを特徴とする付記１に記載の光送信装置。
【００７５】
（付記３）前記キャリアは、前記光出力素子を載置する第１の領域と、前記変調素子を載置する第２の領域とを有し、前記光出力素子から前記第１の領域に加えられた熱が前記第２の領域に伝わるまでの距離が長くなるように前記嵌通孔が形成されていることを特徴とする付記１または２に記載の光送信装置。
【００７６】
（付記４）前記キャリアの嵌通孔は、Ｈ字状に形成されていることを特徴とする付記３に記載の光送信装置。
【００７７】
（付記５）温度に応じて異なる波長の光を出力する光出力素子と、当該光出力素子から出力される光を変調する変調素子とを集積した集積素子と、
第１の面および第２の面を有すると共に、当該第１の面に前記集積素子を固定し、固定した集積素子の前記光出力素子と前記変調素子との境界近傍に切れ込みを有するキャリアと、
前記変調素子の固定位置に対応して前記第２の面に固定され、前記変調素子の温度を調整する第１の温度調整部と、
前記光出力素子の固定位置に対応して前記第２の面に固定され、前記光出力素子の温度を調整する第２の温度調整部と
を有することを特徴とする光送信装置。
【００７８】
（付記６）前記光出力素子および前記変調素子は、前記集積素子内で導波路により相互に接続されており、前記キャリアは前記導波路近傍に嵌通孔を有していることを特徴とする付記５に記載の光送信装置。
【符号の説明】
【００７９】
１０，２０，３０，４０，１００，２００ 光送信装置
１０ａ，２０ａ パッケージ
１１，２１ 変調器素子
１２，２２ 波長可変レーザ素子
１３，１８，２４ レンズ
１４，１５，２５，３４，３５，４４，１０４，２０４，３００ キャリア
１６，１７，２６，３６，３７，４５，４６，１０６，１０７，２０６，２０７ ＴＥＣ
１９，２７ 光ファイバ
２３，３３，４３，１０３，２０３ 集積素子
３１，４１，１０１，２０１ 半導体ＭＺ変調器素子
３２，４２，１０２，２０２ 温度調整型波長可変レーザ素子
１０５，３００ａ 嵌通孔
１０８，１０９，２０８，２０９ サーミスタ
２０５ 切れ込み
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光半導体からなる変調器と波長可変レーザとを集積した集積素子を有する光送信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、３００ｐｉｎ−ＬＦＦ（Large Form Factor）のＭＳＡ（Multi Source Agreement）光トランシーバーでは、従来の単一波長型から波長可変型に、８波（５０ＧＨｚ間隔）の少数波長可変型から８８波（５０ＧＨｚ間隔）のフルバンド波長可変型に市場ニーズが移ってきている。このような、フルバンド波長可変型への市場動向は、小型・低消費電力のＭＳＡ光トランシーバーである３００ｐｉｎ−ＳＦＦ（Small Form Factor）やＸＦＰ（10Gigabit Small Form Factor Pluggable）に移りつつある。
【０００３】
中でもＸＦＰは、サイズが小さく（８．３５×７８×１３．５ｍｍ）、このサイズの中に、変調器、フルバンド波長可変レーザ、受光デバイス（Photo Detector）、制御回路を入れ込むことは容易ではない。このため、変調器とフルバンド波長可変レーザを一体化し、小型化する試みが行われている。以下の説明において、光トランシーバーに含まれる、変調器とフルバンド波長可変レーザ等を一体化したものを便宜的に光送信装置と表記する。この光送信装置を小型化するアプローチは大きく２つあり、Co-package型のと、Monolithic型の光送信装置とが開発されている。まず、Co-package型の光送信装置の構成を説明した後に、Monolithic型の光送信装置の構成について説明する。
【０００４】
図６は、Co-package型の光送信装置の構成を示す図である。図６に示すように、この光送信装置１０は、パッケージ１０ａ内に、変調器素子１１と、波長可変レーザ素子１２と、レンズ１３，１８と、キャリア１４，１５と、ＴＥＣ（Thermo Electric Coolers）１６，１７とを有しており、光ファイバ１９に接続されている。
【０００５】
この光送信装置１０は、変調器素子１１と波長可変レーザ素子１２とを別素子とし、レンズ１３を用いて光結合させている。そして、変調器素子１１は、波長可変レーザ素子１２から出力される光を変調し、変調した光をレンズ１８を介して光ファイバ１９に出力する。
【０００６】
ここで、変調器素子１１としては、ＬＮ（ＬｉＮｂＯの略称）材料からなるＭＺ（Mach-Zehnder）変調器、光半導体（ＩｎＰなど）材料からなる光半導体ＭＺ変調器またはＥＡ（Electronic Absorption）変調器がある。このうちＬＮ変調器はサイズが大きいという問題があり、ＥＡ変調器には動作波長が制限されるためフルバンド波長対応が困難となる問題があるため、光半導体ＭＺ変調器が有望視されている。
【０００７】
なお、図６において、キャリア１４，１５は、それぞれ、変調器素子１１、波長可変レーザ素子１２を支えるセラミック製のキャリアである。ＴＥＣ１６，１７は、それぞれ、変調器素子１１、波長可変レーザ素子１２の温度を調整する素子である。
【０００８】
次に、Monolithic型の光送信装置の構成について説明する。図７は、Monolithic型の光送信装置の構成を示す図である。図７に示すように、この光送信装置２０は、パッケージ２０ａ内に、変調器素子２１および波長可変レーザ素子２２を集積した集積素子２３と、レンズ２４と、キャリア２５と、ＴＥＣ２６とを有しており、光ファイバ２７に接続されている。
【０００９】
このうち、変調器素子２１は、波長可変レーザ素子２２から光を直接（レンズを用いることなく）取得し、取得した光を変調してレンズ２４を介して光を光ファイバ２７に出力する。Monolithic型向けの集積素子２３に含まれる変調器素子２１は、同じ半導体プロセスで素子形成が可能な半導体ＭＺ変調器に限られる。
【００１０】
図６に示したCo-package型の光送信装置１０と、図７に示したMonolithic型の光送信装置２０とを比較すると、サイズの面では、変調器と波長可変レーザとのレンズによる結合が不要な分、Monolithic型の光送信装置２０の方が小型化に有利であるため、ＸＦＰ用途では、Monolithic型が有望である。
【００１１】
しかし、Monolithic型に使用される半導体ＭＺ変調器は、ＬＮ変調器と比較して、温度依存性が大きいため、温度を略一定に制御して動作させる必要がある。このため、例えば、図７に示すように、ＴＥＣ２６の上に、熱伝道の良いセラミック（Ａｌ２Ｏ３やＡＩＮ等）製のキャリア２５を介して、半導体ＭＺ型の変調器素子１１が載置することで、変調器素子（半導体ＭＺ変調器）２１の温度を略一定にしている。
【００１２】
なお、変調器素子２１とキャリア２５との間、キャリア２５とＴＥＣ２６との間の固定には、熱伝導率の良い半田やＡｇエポキシ接着剤が用いられる。また、波長可変レーザ素子２２も一般的に温度を略一定にするか、または異なる温度に制御するために、セラミック製のキャリア２５を介してＴＥＣ２６上に載置される。
【００１３】
ところで、半導体ＭＺ変調器素子（変調器素子２１）と、温度調節型の波長可変レーザ（波長可変レーザ素子２２）とを用いてMonolithic型の光送信装置を構成する（図７参照）と、変調器素子２１および波長可変レーザ２２を最適な温度に保つことが出来ないという問題があった。すなわち、集積素子２３をキャリア２５を介して１個のＴＥＣ２６の上に載置しているので、ＴＥＣ２６が、波長可変レーザ素子２２の温度を調整して波長を変えると、変調器素子２１の温度まで変化してしまい、結果的に変調器素子２１の特性が変化してしまう。
【００１４】
かかる問題に対応するべく、変調器素子および波長可変レーザの温度を最適に保つための各種のMonolithic型の光送信装置が考案されている。図８および図９は、従来の光送信装置の構成を示す図である。まず、図８に示す光送信装置３０の説明を行った後に、図９に示す光送信装置４０の説明を行う。
【００１５】
図８の上段は、光送信装置３０の上面図であり、図８の下段は、光送信装置３０の側面図である。図８に示すように、この光送信装置３０は、半導体ＭＺ変調器素子３１および温度調整型波長可変レーザ素子３２を集積した集積素子３３と、キャリア３４，３５と、ＴＥＣ３６，３７とを有する。
【００１６】
そして、図８に示す構成によれば、半導体ＭＺ変調器素子３１および温度調整型波長可変レーザ素子３２は、別々のキャリア３４，３５に載置され、半導体ＭＺ変調器素子３１と温度調整型波長可変レーザ素子３２は、ＴＥＣ３６，３７によってそれぞれ最適な温度に調整される。このように、キャリア、ＴＥＣを別々に設けることで、半導体ＭＺ変調器素子３１および温度調整型波長可変レーザ素子３２は、隣接する素子の温度調整の影響を受けることなく、温度を最適に保つことが可能となる。
【００１７】
次に、図９に示す光送信装置４０の説明を行う。図９の上段は、光送信装置４０の上面図であり、図９の下段は、光送信装置４０の側面図である。図９に示すように、この光送信装置４０は、半導体ＭＺ変調器素子４１および温度調整型波長可変レーザ素子４２を集積した集積素子４３と、キャリア４４と、ＴＥＣ４５，４６とを有する。
【００１８】
そして、図９に示す構成によれば、半導体ＭＺ変調器素子４１および温度調整型波長可変レーザ素子４２は、同一のキャリア４４に載置し、半導体ＭＺ変調器素子４１および温度調整型波長可変レーザ素子４２はそれぞれ、ＴＥＣ４５、４６によって温度を調整される。このように、ＴＥＣを別々に設けることで、光送信装置４０は、半導体ＭＺ変調器素子４１および温度調整型波長可変レーザ素子４２の温度を個別に調整することが可能となる。
【００１９】
一方、フルバンド波長可変レーザには多くの提案がある。例えば、ＤＦＢ（Distributed Feed-Back）レーザをベースとし、レーザ素子の温度を変えて波長を可変する温度調整型波長可変レーザが、信頼性が高い、従来のＤＦＢレーザのプロセスをベースに製造できるなどの理由から、広く市場に普及し始めている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００３−１６３４１１号公報
【特許文献２】特開２００７−２０１４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、図８に示した光送信装置３０は、２個のＴＥＣ３６，３７と、２個のキャリア３４，３５を介して集積素子３３を固定しているため、２個のキャリア３４，３５の高さが微妙に異なって固定される場合がある。このように、２個のキャリア３４，３５の高さが異なっている状態で集積素子３３が固定されると、集積素子３３に応力が加わって集積素子３３の特性が変化してしまい、最悪の場合、集積素子３３が破損してしまうという問題があった。
【００２２】
また、図９に示した光送信装置４０は、２個のＴＥＣ４５，４６を用いて別々に温度制御を行っているものの、キャリア４４が共通なので、温度調整型波長可変レーザ素子４２の温度を変えた場合に、発熱または吸熱が共通のキャリア４４を伝わり、半導体ＭＺ変調器素子４１の温度に影響を与えてしまうという問題があった。
【００２３】
図１０は、図９に示した半導体ＭＺ変調器素子４１と温度調整型波長可変レーザ素子４２との温度分布を示す図である。図１０において、塗潰した菱形は、半導体ＭＺ変調器素子４１の下側のＴＥＣ４５の温度を３５℃に設定し、温度調整型可変レーザ素子４２の下側のＴＥＣ４６の温度を６０℃に設定した場合の半導体ＭＺ変調器素子４１および温度調整型波長可変レーザ素子４２の温度分布を示している。
【００２４】
横軸の位置０．１〜２．８ｍｍが半導体ＭＺ変調素器子４１、３．２ｍｍ〜６ｍｍが温度調整型波長レーザ素子４２の上面の温度を示している。ここで、塗潰した菱形を参照すると、半導体ＭＺ変調器素子４１から温度調整型波長レーザ素子４２まで温度が穏やかに傾斜している。従って、半導体ＭＺ変調器素子４１の２．８ｍｍでの温度は４５．７℃と目標の３５℃よりも１０．７℃高くなってしまう。また、温度調整型波長可変レーザ４２の位置３．２ｍｍでも４８．１℃と目標の温度６０℃に対して１１．９℃も低くなってしまう。
【００２５】
一方、白抜きの菱形は、半導体ＭＺ変調器素子４１の下側にＴＥＣ４５の温度を３５℃に設定し、温度調整型波長可変レーザ４２の下側のＴＥＣ４６の温度を２０℃に設定した時の、半導体ＭＺ変調器素子４１および温度調整型波長可変レーザ素子４２の温度分布を示している。
【００２６】
白抜きの菱形を参照すると、この場合も同様に、半導体ＭＺ変調器素子４１から温度調整型波長レーザ素子４２まで温度が穏やかに傾斜している。従って、半導体ＭＺ変調器素子４１の２．８ｍｍでの温度は２８．２℃と目標の３５℃よりも６．８℃低くなってしまう。また、温度調整型波長可変レーザ４２の位置３．２ｍｍでも２６．８℃と目標の温度２０℃に対して６．８℃も高くなってしまう。
【００２７】
この結果は、すなわち、温度調整型波長可変レーザ素子４２の温度を２０〜６０℃まで変化させるようにすると、半導体ＭＺ変調器素子４１の端の温度が２８．２〜４５．７℃まで変化してしまうことを示している。
【００２８】
なお、図１０の温度分布は、集積素子４３の熱伝道率を０．６８[Ｗ／ｃｍＫ]、集積素子４３の寸法を長さ６×幅０．５×高さ０．１[ｍｍ]、キャリア４４の熱伝導率を２００[Ｗ／ｃｍＫ]、キャリア４４の寸法を長さ６×幅５×高さ２[ｍｍ]として算出したものである。
【００２９】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、温度調整型波長可変レーザの温度を変えた場合でも、同一集積素子内の半導体ＭＺ変調器素子の温度を簡単な構成で略一定に保つことが出来る光送信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この光送信装置は、温度に応じて異なる波長の光を出力する光出力素子と、当該光出力素子から出力される光を変調する変調素子とを集積した集積素子と、対向する第１の面および第２の面を有し、当該第１の面に前記集積素子が固定され、前記集積素子を固定した状態で前記第１の面と前記第２の面とを嵌通する嵌通孔が前記光出力素子と前記変調素子との境界近傍に設けられたキャリアと、前記変調素子の固定位置に対応して前記第２の面に固定され、前記変調素子の温度を調整する第１の温度調整部と、前記光出力素子の固定位置に対応して前記第２の面に固定され、前記光出力素子の温度を調整する第２の温度調整部とを有することを要件とする。
【発明の効果】
【００３１】
この光送信装置によれば、光出力素子の温度を変えた場合でも、簡単な構成で、変調素子の温度を略一定に保つことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本実施例１にかかる光送信装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示した半導体ＭＺ変調器素子と温度調整型波長可変レーザ素子との温度分布を示す図である。
【図３】図３は、本実施例２にかかる光送信装置の構成を示す図である。
【図４】図４は、図３に示した半導体ＭＺ変調器素子と温度調整型波長可変レーザ素子との温度分布を示す図である。
【図５】図５は、その他のキャリアの形状の一例を示す図である。
【図６】図６は、Co-package型の光送信装置の構成を示す図である。
【図７】図７は、Monolithic型の光送信装置の構成を示す図である。
【図８】図８は、従来の光送信装置の構成を示す図（１）である。
【図９】図９は、従来の光送信装置の構成を示す図（２）である。
【図１０】図１０は、図９に示した半導体ＭＺ変調器素子と温度調整型波長可変レーザ素子との温度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る光送信装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例１】
【００３４】
図１は、本実施例１にかかる光送信装置１００の構成を示す図である。図１の上段は、光送信装置１００の上面図であり、図１の下段は、光送信装置１００の側面図である。図１に示すように、この光送信装置１００は、半導体ＭＺ変調器素子１０１および温度調整型波長可変レーザ素子１０２を集積した集積素子１０３と、嵌通孔１０５を有するキャリア１０４と、ＴＥＣ１０６，１０７とを有する。なお、その他の構成は、既存のMonolithic型の光送信装置と同様であるため、説明を省略する。
【００３５】
このうち、半導体ＭＺ変調器素子１０１は、温度調整型波長可変レーザ素子１０２から光を（レンズを用いることなく、集積素子１０３内の導波路を介して）取得し、取得した光を変調した後に光を光ファイバ（図示略）に出力する素子である。温度調整型波長可変レーザ素子１０２は、温度に応じて異なる波長の光を生成し、生成した光を半導体ＭＺ変調器素子１０１に出力する素子である。
【００３６】
ここで、光送信装置１００は、集積素子１０３が、嵌通孔１０５を有するキャリア１０４の上に半田により固定されている。ここで、嵌通孔１０５は、キャリア１０４の中央近傍に空いている。そして、半導体ＭＺ変調器素子１０１と温度調整型波長可変レーザ１０２とを接続する導波路が、丁度、嵌通孔１０５の位置となるように集積素子１０３とキャリア１０４との固定位置が調整されている。
【００３７】
キャリア１０４は、対向する第１の面および第２の面を有し、第１の面に集積素子１０３が固定され、第２の面にＴＥＣ１０６，１０７が固定されている。
【００３８】
また、キャリア１０４の半導体ＭＺ変調器素子１０１の載置されている側の下側には、半導体ＭＺ変調器素子１０１の温度を略一定に制御するためのＴＥＣ１０６が半田により固定されている。
【００３９】
一方、キャリア１０４の温度調整型波長可変レーザ素子１０２の載置されている側の下側には、温度調整型波長可変レーザ１０２の温度を調整するためのＴＥＣ１０７が半田により固定されている。
【００４０】
なお、キャリア１０４の半導体ＭＺ変調器素子１０１の近傍に、半導体ＭＺ変調器素子１０１の温度を検出するためのサーミスタ１０８が半田により固定されている。また、キャリア１０４の温度調整型波長可変レーザ１０２の近傍に、温度調整型波長可変レーザ１０２の温度を検出するためのサーミスタ１０９が半田により固定されている。
【００４１】
図１に示したように、嵌通孔１０５を有するキャリア１０４上に集積素子１０３を固定することにより、ＴＥＣ１０７が温度調整型波長可変レーザ素子１０２の温度を変えても、発熱または吸熱がキャリア１０４の嵌通孔１０５に遮られるので、半導体ＭＺ変調器素子１０１の温度を最適に保つことが出来る。
【００４２】
図２は、図１に示した半導体ＭＺ変調器素子１０１と温度調整型波長可変レーザ素子１０２との温度分布を示す図である。図２において、塗潰した丸は、半導体ＭＺ変調器素子１０１の下側のＴＥＣ１０６の温度を３５℃に設定し、温度調整型波長可変レーザ素子１０２の下側のＴＥＣ１０７の温度を６０℃に設定した場合の半導体ＭＺ変調器素子１０１および温度調整型波長可変レーザ素子１０２の温度分布を示している。
【００４３】
横軸の位置０．１〜２．８ｍｍが半導体ＭＺ変調器素子１０１、３．２ｍｍ〜６ｍｍが温度調整型波長レーザ素子１０２の上面の温度を示している。ここで、塗潰した丸を参照すると、半導体ＭＺ変調器素子１０１の２．８ｍｍでの温度は３８．５℃となっており、従来技術と比較して、目標の３５℃に近い値となっている。また、温度調整型波長可変レーザ１０２の位置３．２ｍｍでも５６．５℃となり、従来技術と比較して、目標の温度６０℃に近い値となっている。
【００４４】
すなわち、半導体ＭＺ変調器素子１０１の２．８ｍｍでの温度は３８．５℃と目標温度３５℃との差は、３．５℃まで改善しており、温度調整型波長可変レーザ１０２の位置３．２ｍｍでも５６．６℃と目標温度６０℃との差は３．５℃に留まっている。
【００４５】
一方、白抜きの丸は、半導体ＭＺ変調器素子１０１の下側にＴＥＣ１０６の温度を３５℃に設定し、温度調整型波長可変レーザ１０２の下側のＴＥＣ１０７の温度を２０℃に設定した時の、半導体ＭＺ変調器素子１０１および温度調整型波長可変レーザ素子１０２の温度分布を示している。
【００４６】
ここで、白抜きの丸を参照すると、半導体ＭＺ変調器素子１０１の２．８ｍｍでの温度は３３．１℃となっており、従来技術と比較して、目標の３５℃に近い値となっている。また、温度調整型波長可変レーザ１０２の位置３．２ｍｍでも２１．９℃となっており、従来技術と比較して、目標値の温度２０℃に近い値となっている。
【００４７】
すなわち、半導体ＭＺ変調器素子１０１の２．８ｍｍでの温度は３３．１℃と目標温度３５℃との差は、１．９℃まで改善しており、温度調整型波長可変レーザ１０２の位置３．２ｍｍでも２１．９℃と目標温度２０℃との差は１．９℃に留まっている。
【００４８】
この結果によれば、温度調整型波長可変レーザ素子１０２の温度を２０〜６０℃まで変化させる場合に、半導体ＭＺ変調器素子１０１の端の温度が３３．１〜３８．５℃まで５．４℃しか変化しないことを示している。この温度差５．４℃は、半導体ＭＺ変調器素子１０１の特性上、実用レベルにある。
【００４９】
なお、本実施例１にかかる集積素子１０３の熱伝導率を０．６８[Ｗ／ｃｍＫ]、集積素子１０３の寸法を長さ６×幅０．５×高さ０．１[ｍｍ]、キャリア１０４の熱伝導率を２００[Ｗ／ｃｍＫ]、キャリア１０４の寸法を長さ６×幅５×高さ２[ｍｍ]としている。
【００５０】
上述してきたように、本実施例１にかかる光送信装置１００は、キャリア１０４の嵌通孔１０５上に集積素子１０３に含まれる半導体ＭＺ変調器素子１０１と温度調整型波長可変レーザ素子１０２とを結ぶ導波路が配置されるように集積素子１０３をキャリア１０４上に固定しているので、温度調整型波長可変レーザ素子１０２の温度を変えた場合でも、半導体ＭＺ変調器素子１０１の温度を略一定に保つことが出来る。
【００５１】
また、本実施例１にかかる光送信装置１００は、単一のキャリア１０４により集積素子１０３を固定しているので、光送信装置３０（図８参照）のように集積素子１０３に余分な応力がかかることを防止することが出来る。
【実施例２】
【００５２】
次に、本実施例２にかかる光送信装置について説明する。図３は、本実施例２にかかる光送信装置２００の構成を示す図である。図３の上段は、光送信装置２００の上面図であり、図３の下段は、光送信装置２００の側面図である。図３に示すように、この光送信装置２００は、半導体ＭＺ変調器素子２０１および温度調整型波長可変レーザ素子２０２を集積した集積素子２０３と、切れ込み２０５を有するキャリア２０４と、ＴＥＣ２０６，２０７とを有する。なお、その他の構成は、既存のMonolithic型の光送信装置と同様であるため、説明を省略する。
【００５３】
このうち、半導体ＭＺ変調器素子２０１は、温度調整型波長可変レーザ素子２０２から光を（レンズを用いることなく、集積素子２０３内の導波路を介して）取得し、取得した光を変調した後に光を光ファイバ（図示略）に出力する素子である。温度調整型波長可変レーザ素子２０２は、温度に応じて異なる波長の光を生成し、生成した光を半導体ＭＺ変調器素子２０１に出力する素子である。
【００５４】
ここで、光送信装置２００は、集積素子２０３が、切れ込み２０５を有するキャリア２０４の上に半田により固定されている。ここで、切れ込み２０５は、キャリア２０４の中央近傍の片側に設けてある。そして、半導体ＭＺ変調器素子２０１と温度調整型波長可変レーザ２０２とを接続する導波路が、丁度、切れ込み２０５の位置となるように集積素子２０３とキャリア２０４との固定位置が調整されている。
【００５５】
また、キャリア２０４の半導体ＭＺ変調器素子２０１の載置されている側の下側には、半導体ＭＺ変調器素子２０１の温度を略一定に制御するためのＴＥＣ２０６が半田により固定されている。
【００５６】
一方、キャリア２０４の温度調整型波長可変レーザ素子２０２の載置されている側の下側には、温度調整型波長可変レーザ２０２の温度を調整するためのＴＥＣ２０７が半田により固定されている。
【００５７】
なお、キャリア２０４の半導体ＭＺ変調器素子２０１の近傍に、半導体ＭＺ変調器素子２０１の温度を検出するためのサーミスタ２０８が半田により固定されている。また、キャリア２０４の温度調整型波長可変レーザ２０２の近傍に、温度調整型波長可変レーザ２０２の温度を検出するためのサーミスタ２０９が半田により固定されている。
【００５８】
図３に示したように、切れ込み２０５を有するキャリア２０４上に集積素子２０３を固定することによりＴＥＣ２０７が温度調整型波長可変レーザ素子２０２の温度を変えても、発熱または吸熱がキャリア２０４の切れ込み２０５に遮られるので、半導体ＭＺ変調器素子２０１の温度を最適に保つことが出来る。
【００５９】
図４は、図３に示した半導体ＭＺ変調器素子２０１と温度調整型波長可変レーザ素子２０２との温度分布を示す図である。図４において、塗潰した四角は、半導体ＭＺ変調器素子２０１の下側のＴＥＣ２０６の温度を３５℃に設定し、温度調整型波長可変レーザ素子２０２の下側のＴＥＣ２０７の温度を６０℃に設定した場合の半導体ＭＺ変調器素子２０１および温度調整型波長可変レーザ素子２０２の温度分布を示している。
【００６０】
横軸の位置０．１〜２．８ｍｍが半導体ＭＺ変調器素子２０１、３．２ｍｍ〜６ｍｍが温度調整型波長レーザ素子２０２の上面の温度を示している。ここで、塗潰した四角を参照すると、半導体ＭＺ変調器素子２０１の２．８ｍｍでの温度は３６．７℃となっており、従来技術と比較して、目標の３５℃に近い値となっている。また、温度調整型波長可変レーザ２０２の位置３．２ｍｍでも５８．３℃となり、従来技術と比較して、目標の温度６０℃に近い値となっている。
【００６１】
すなわち、半導体ＭＺ変調器素子２０１の２．８ｍｍでの温度は３６．７℃と目標温度３５℃との差は、１．７℃まで改善しており、温度調整型波長可変レーザ２０２の位置３．２ｍｍでも５８．３℃と目標温度６０℃との差は１．７℃に留まっている。
【００６２】
一方、白抜きの四角は、半導体ＭＺ変調器素子２０１の下側にＴＥＣ２０６の温度を３５℃に設定し、温度調整型波長可変レーザ２０２の下側のＴＥＣ２０７の温度を２０℃に設定した時の、半導体ＭＺ変調器素子２０１および温度調整型波長可変レーザ素子２０２の温度分布を示している。
【００６３】
ここで、白抜きの四角を参照すると、半導体ＭＺ変調器素子２０１の２．８ｍｍでの温度は３３．３℃となっており、従来技術と比較して、目標の３５℃に近い値となっている。また、温度調整型波長可変レーザ２０２の位置３．２ｍｍでも２１．６℃となっており、従来技術と比較して、目標値の温度２０℃に近い値となっている。
【００６４】
すなわち、半導体ＭＺ変調器素子２０１の２．８ｍｍでの温度は３３．３℃と目標温度３５℃との差は、１．７℃まで改善しており、温度調整型波長可変レーザ２０２の位置３．２ｍｍでも２１．６℃と目標温度２０℃との差は１．６℃に留まっている。
【００６５】
この結果によれば、温度調整型波長可変レーザ素子２０２の温度を２０〜６０℃まで変化させる場合に、半導体ＭＺ変調器素子２０１の端の温度が３３．３〜３６．７℃まで３．４℃しか変化しないことを示している。この温度差３．４℃は、半導体ＭＺ変調器素子２０１の特性上、実用レベルにある。
【００６６】
なお、本実施例２にかかる集積素子２０３の熱伝導率を０．６８[Ｗ／ｃｍＫ]、集積素子２０３の寸法を長さ６×幅０．５×高さ０．１[ｍｍ]、キャリア２０４の熱伝導率を２００[Ｗ／ｃｍＫ]、キャリア２０４の寸法を長さ６×幅５×高さ２[ｍｍ]としている。
【００６７】
上述してきたように、本実施例２にかかる光送信装置２００は、キャリア２０４の切れ込み２０５条に集積素子２０３に含まれる半導体ＭＺ変調器素子２０１と温度調整型波長可変レーザ２０２とを結ぶ導波路が配置されるように集積素子２０３をキャリア２０４上に固定しているので、温度調整型波長可変レーザ素子２０２の温度を変えた場合でも、半導体ＭＺ変調器素子２０１の温度を略一定に保つことが出来る。
【００６８】
また、本実施例２にかかる光送信装置２００は、単一のキャリア２０４により集積素子２０３を固定しているので、光送信装置３０（図８参照）のように集積素子２０３に余分な応力がかかることを防止することが出来る。
【００６９】
ところで、上述した実施例１では、中央近傍に嵌通孔１０５を備えたキャリア１０４に集積素子１０３を固定することで、温度調整型波長可変レーザ素子１０２の温度を変えた場合でも、半導体ＭＺ変調器素子１０１の温度を略一定に保っていた。また、上述した実施例２では、中央近傍の片側に切れ込み２０５を備えたキャリア２０４に集積素子２０３を固定することで、温度調整型波長可変レーザ素子２０２の温度を変えた場合でも、半導体ＭＺ変調器素子２０１の温度を略一定に保っていた。
【００７０】
しかし、キャリアの形状は、実施例１，２に示したキャリア１０４，２０４の形状に限られるものではなく、キャリアの中央近傍に嵌通孔、あるいは切れ込みを有していればどの様な形状でも構わない。
【００７１】
図５は、その他のキャリアの形状の一例を示す図である。図５に示すように、このキャリア３００は、キャリア３００の中央近傍に、Ｈ字状の嵌通孔３００ａを備えている。図５のようにキャリア３００を構成すると、領域Ａから領域Ｂまで熱を伝えるためには、嵌通孔３００ａの側面を迂回する必要がある。従って、例えば、図１のキャリア１０４の代わりに、図５のキャリア３００を用いて光送信装置１００を構成することにより、半導体ＭＺ変調器素子１０１は、温度調整型波長可変レーザ素子１０２の温度変化の影響を更に受けにくくなる。
【００７２】
上記の実施例１，２を含む実施形態に関し、以下の付記を開示する。
【００７３】
（付記１）温度に応じて異なる波長の光を出力する光出力素子と、当該光出力素子から出力される光を変調する変調素子とを集積した集積素子と、
対向する第１の面および第２の面を有し、当該第１の面に前記集積素子が固定され、前記集積素子を固定した状態で前記第１の面と前記第２の面とを嵌通する嵌通孔が前記光出力素子と前記変調素子との境界近傍に設けられたキャリアと、
前記変調素子の固定位置に対応して前記第２の面に固定され、前記変調素子の温度を調整する第１の温度調整部と、
前記光出力素子の固定位置に対応して前記第２の面に固定され、前記光出力素子の温度を調整する第２の温度調整部と
を有することを特徴とする光送信装置。
【００７４】
（付記２）前記光出力素子および前記変調素子は、前記集積素子内で導波路により相互に接続されており、前記キャリアは前記導波路近傍に嵌通孔を有していることを特徴とする付記１に記載の光送信装置。
【００７５】
（付記３）前記キャリアは、前記光出力素子を載置する第１の領域と、前記変調素子を載置する第２の領域とを有し、前記光出力素子から前記第１の領域に加えられた熱が前記第２の領域に伝わるまでの距離が長くなるように前記嵌通孔が形成されていることを特徴とする付記１または２に記載の光送信装置。
【００７６】
（付記４）前記キャリアの嵌通孔は、Ｈ字状に形成されていることを特徴とする付記３に記載の光送信装置。
【００７７】
（付記５）温度に応じて異なる波長の光を出力する光出力素子と、当該光出力素子から出力される光を変調する変調素子とを集積した集積素子と、
第１の面および第２の面を有すると共に、当該第１の面に前記集積素子を固定し、固定した集積素子の前記光出力素子と前記変調素子との境界近傍に切れ込みを有するキャリアと、
前記変調素子の固定位置に対応して前記第２の面に固定され、前記変調素子の温度を調整する第１の温度調整部と、
前記光出力素子の固定位置に対応して前記第２の面に固定され、前記光出力素子の温度を調整する第２の温度調整部と
を有することを特徴とする光送信装置。
【００７８】
（付記６）前記光出力素子および前記変調素子は、前記集積素子内で導波路により相互に接続されており、前記キャリアは前記導波路近傍に嵌通孔を有していることを特徴とする付記５に記載の光送信装置。
【符号の説明】
【００７９】
１０，２０，３０，４０，１００，２００ 光送信装置
１０ａ，２０ａ パッケージ
１１，２１ 変調器素子
１２，２２ 波長可変レーザ素子
１３，１８，２４ レンズ
１４，１５，２５，３４，３５，４４，１０４，２０４，３００ キャリア
１６，１７，２６，３６，３７，４５，４６，１０６，１０７，２０６，２０７ ＴＥＣ
１９，２７ 光ファイバ
２３，３３，４３，１０３，２０３ 集積素子
３１，４１，１０１，２０１ 半導体ＭＺ変調器素子
３２，４２，１０２，２０２ 温度調整型波長可変レーザ素子
１０５，３００ａ 嵌通孔
１０８，１０９，２０８，２０９ サーミスタ
２０５ 切れ込み
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度に応じて異なる波長の光を出力する光出力素子と、当該光出力素子から出力される光を変調する変調素子とを集積した集積素子と、
対向する第１の面および第２の面を有し、当該第１の面に前記集積素子が固定され、前記集積素子を固定した状態で前記第１の面と前記第２の面とを嵌通する嵌通孔が前記光出力素子と前記変調素子との境界近傍に設けられたキャリアと、
前記変調素子の固定位置に対応して前記第２の面に固定され、前記変調素子の温度を調整する第１の温度調整部と、
前記光出力素子の固定位置に対応して前記第２の面に固定され、前記光出力素子の温度を調整する第２の温度調整部と
を有することを特徴とする光送信装置。
【請求項２】
前記光出力素子および前記変調素子は、前記集積素子内で導波路により相互に接続されており、前記キャリアは前記導波路近傍に嵌通孔を有していることを特徴とする請求項１に記載の光送信装置。
【請求項３】
前記キャリアは、前記光出力素子を載置する第１の領域と、前記変調素子を載置する第２の領域とを有し、前記光出力素子から前記第１の領域に加えられた熱が前記第２の領域に伝わるまでの距離が長くなるように前記嵌通孔が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光送信装置。
【請求項４】
温度に応じて異なる波長の光を出力する光出力素子と、当該光出力素子から出力される光を変調する変調素子とを集積した集積素子と、
第１の面および第２の面を有すると共に、当該第１の面に前記集積素子を固定し、固定した集積素子の前記光出力素子と前記変調素子との境界近傍に切れ込みを有するキャリアと、
前記変調素子の固定位置に対応して前記第２の面に固定され、前記変調素子の温度を調整する第１の温度調整部と、
前記光出力素子の固定位置に対応して前記第２の面に固定され、前記光出力素子の温度を調整する第２の温度調整部と
を有することを特徴とする光送信装置。
【請求項５】
前記光出力素子および前記変調素子は、前記集積素子内で導波路により相互に接続されており、前記キャリアは前記導波路近傍に嵌通孔を有していることを特徴とする請求項４に記載の光送信装置。
【請求項１】
温度に応じて異なる波長の光を出力する光出力素子と、当該光出力素子から出力される光を変調する変調素子とを集積した集積素子と、
対向する第１の面および第２の面を有し、当該第１の面に前記集積素子が固定され、前記集積素子を固定した状態で前記第１の面と前記第２の面とを嵌通する嵌通孔が前記光出力素子と前記変調素子との境界近傍に設けられたキャリアと、
前記変調素子の固定位置に対応して前記第２の面に固定され、前記変調素子の温度を調整する第１の温度調整部と、
前記光出力素子の固定位置に対応して前記第２の面に固定され、前記光出力素子の温度を調整する第２の温度調整部と
を有することを特徴とする光送信装置。
【請求項２】
前記光出力素子および前記変調素子は、前記集積素子内で導波路により相互に接続されており、前記キャリアは前記導波路近傍に嵌通孔を有していることを特徴とする請求項１に記載の光送信装置。
【請求項３】
前記キャリアは、前記光出力素子を載置する第１の領域と、前記変調素子を載置する第２の領域とを有し、前記光出力素子から前記第１の領域に加えられた熱が前記第２の領域に伝わるまでの距離が長くなるように前記嵌通孔が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光送信装置。
【請求項４】
温度に応じて異なる波長の光を出力する光出力素子と、当該光出力素子から出力される光を変調する変調素子とを集積した集積素子と、
第１の面および第２の面を有すると共に、当該第１の面に前記集積素子を固定し、固定した集積素子の前記光出力素子と前記変調素子との境界近傍に切れ込みを有するキャリアと、
前記変調素子の固定位置に対応して前記第２の面に固定され、前記変調素子の温度を調整する第１の温度調整部と、
前記光出力素子の固定位置に対応して前記第２の面に固定され、前記光出力素子の温度を調整する第２の温度調整部と
を有することを特徴とする光送信装置。
【請求項５】
前記光出力素子および前記変調素子は、前記集積素子内で導波路により相互に接続されており、前記キャリアは前記導波路近傍に嵌通孔を有していることを特徴とする請求項４に記載の光送信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２３０８８２（Ｐ２０１０−２３０８８２Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７７０３４（Ｐ２００９−７７０３４）
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（３０９０１５１３４）富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 (72)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（３０９０１５１３４）富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 (72)
【Ｆターム（参考）】
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