特許 6861062 サブマウント、光送信モジュール、光モジュール、光伝送装置、並びに、それらの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6861062

(24)【登録日】2021年3月31日

(45)【発行日】2021年4月21日

(54)【発明の名称】サブマウント、光送信モジュール、光モジュール、光伝送装置、並びに、それらの制御方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/068 20060101AFI20210412BHJP

   H01S 5/022 20210101ALI20210412BHJP

   H01S 5/40 20060101ALI20210412BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/068

   H01S5/022

   H01S5/40

【請求項の数】16

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2017-56180(P2017-56180)

(22)【出願日】2017年3月22日

(65)【公開番号】特開2018-160520(P2018-160520A)

(43)【公開日】2018年10月11日

【審査請求日】2020年2月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】301005371

【氏名又は名称】日本ルメンタム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中島 崇之

(72)【発明者】

【氏名】直江 和彦

【審査官】 右田 昌士

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００７−５２３４９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１０１１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２６７６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２０９３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−００４４７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２２２７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０２３２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０８３０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１７２１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１９８７５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０７２６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０６５２６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０９４２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１２７３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２９４８０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２４４２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１１５４５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１３９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１４−５０３８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０９１６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１８０３７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２０３８６２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５１４０６０７（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ５／００ − ５／５０

Ｈ０４Ｂ １０／００ − １０／９０

Ｈ０４Ｊ １４／００ − １４／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

３以上の半導体レーザ素子が第１の方向に並んで搭載される載置面を有する、サブマウントであって、
前記３以上の半導体レーザ素子の温度を上昇させるための発熱体を備え、
前記発熱体が熱を発する場合に、
前記３以上の半導体レーザ素子のうち、前記第１の方向に沿って一端に配置される第１半導体レーザ素子が吸収する第１熱量が、前記第１半導体レーザ素子に隣接して前記載置面に配置される第２半導体レーザ素子が吸収する第２熱量より、大きい、
ことを特徴とする、サブマウント。

【請求項2】

請求項１に記載のサブマウントであって、
前記３以上の半導体レーザ素子のうち、隣り合う半導体レーザ素子の前記第１の方向における間隙の垂直２等分線により前記載置面を分割し、平面視して、前記第１半導体レーザ素子を含む領域を第１領域と、前記第２半導体レーザ素子を含む領域を第２領域とするとき、
前記発熱体が熱を発する場合に、
前記発熱体のうち、前記第１領域に配置される第１発熱部分の熱量が、前記第２領域に配置される第２発熱部分の熱量より、大きい、
ことを特徴とする、サブマウント。

【請求項3】

請求項２に記載のサブマウントであって、
前記第１発熱部分と前記第２発熱部分と、は直列に接続され、
前記発熱体は、単一の外部電源により駆動される、
ことを特徴とする、サブマウント。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれかに記載のサブマウントであって、
前記第１領域及び前記第２領域はともに、厚板部と、前記厚板部より厚みが小さい薄板部と、を有し、
前記第１発熱部分の主たる発熱部分は、前記第１領域のうち、前記第１半導体レーザ素子の、前記第１の方向に沿って前記一端側の側方に配置される、
ことを特徴とする、サブマウント。

【請求項5】

請求項４に記載のサブマウントであって、
前記発熱体は、前記載置面のうち、前記薄板部に配置される、
ことを特徴とする、サブマウント。

【請求項6】

請求項４又は５に記載のサブマウントであって、
前記第１半導体レーザ素子は、前記載置面のうち、前記厚板部に配置される、
ことを特徴とする、サブマウント。

【請求項7】

請求項４乃至６のいずれかに記載のサブマウントであって、
前記３以上の半導体レーザ素子は、前記載置面のうち、前記厚板部に配置される、
ことを特徴とする、サブマウント。

【請求項8】

請求項４又は５に記載のサブマウントであって、
前記第１領域は、厚板部と、前記厚板部より厚みが小さい薄板部と、を有し、
前記第１半導体レーザ素子は、前記第１領域のうち、前記薄板部に配置される、
ことを特徴とする、サブマウント。

【請求項9】

請求項１乃至３のいずれかに記載のサブマウントであって、
前記第１発熱部分の主たる発熱部分は、前記第１領域のうち、前記第１半導体レーザ素子の下方に配置される、
ことを特徴とする、サブマウント。

【請求項10】

請求項９に記載のサブマウントであって、
前記第２発熱部分の主たる発熱部分は、前記第２領域のうち、前記第２半導体レーザ素子の下方に配置される、
ことを特徴とする、サブマウント。

【請求項11】

請求項４又は５に記載のサブマウントであって、
前記第１領域の前記薄板部の面積は、前記第２領域の前記薄板部の面積より、大きい、
ことを特徴とする、サブマウント。

【請求項12】

請求項２乃至５のいずれかに記載のサブマウントであって、
第１発熱部分から外部環境への放熱量が、第２発熱部分の外部環境への放熱量より、小さい、
ことを特徴とする、サブマウント。

【請求項13】

請求項１乃至１２のいずれかに記載のサブマウントと、
前記３以上の半導体レーザ素子と、
を備える、光送信モジュール。

【請求項14】

請求項１３に記載の光送信モジュールと、
光受信モジュールと、
を備える、光モジュール。

【請求項15】

請求項１４に記載の光モジュールが、搭載される、光伝送装置。

【請求項16】

３以上の半導体レーザ素子が第１の方向に並んで搭載される載置面を有する、サブマウントの制御方法であって、
前記サブマウントは、前記３以上の半導体レーザ素子の温度を上昇させるための発熱体を備え、
前記発熱体が熱を発する場合に、
前記３以上の半導体レーザ素子のうち、前記第１の方向に沿って一端に配置される第１半導体レーザ素子が吸収する第１熱量が、前記第１半導体レーザ素子に隣接して前記載置面に配置される第２半導体レーザ素子が吸収する第２熱量より、大きく、
環境温度が第１温度以下の場合において、環境温度に応じる大きさの電流を、前記発熱体に流し、
環境温度が前記第１温度より高い場合において、前記発熱体へ電流を流さない、
ことを特徴とする、サブマウントの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、サブマウント、光送信モジュール、光モジュール、光伝送装置、並びに、それらの制御方法に関し、特に、広い動作温度範囲で駆動可能なサブマウントの構造に関する。

【背景技術】

【0002】

複数の半導体レーザ素子を搭載するサブマウントが一般に用いられる。かかるサブマウントは、例えば、光送信モジュールに用いられる。１つの半導体レーザ素子が１つのサブマウントに搭載されるディスクリートタイプと比較して、複数の半導体レーザ素子が１つのサブマウントにハイブリッド集積されることにより、小型化が実現され、近年では利用されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１−９４２００号公報

【特許文献2】特開２００７−１８０３７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、サブマウントに搭載される複数の半導体レーザ素子は、より広い動作温度範囲で駆動することが望まれている。しかしながら、動作温度範囲を広げることにより、発明者らは検討により、以下の問題があるとの知見を得ている。

【0005】

第１の問題点として、半導体レーザ素子の出力波長の温度依存性が大きいことが挙げられる。温度変化による半導体レーザ素子の出力波長の変動は望ましくない。特に、複数の半導体レーザ素子を用いて、互いに異なる出力波長のレーザ光を合波する場合には、各半導体レーザ素子の出力波長を限定される範囲内に制御する必要が生じる。

【0006】

第２の問題点として、半導体レーザ素子の光出力効率及び高周波特性の温度依存性が大きいことが挙げられる。環境温度に応じて、半導体レーザ素子の温度が変化しても、出射するレーザ光の光出力を一定にするため、半導体レーザ素子に流す駆動電流を制御する必要がある。この時、特に低温環境下においては、半導体レーザ素子の光出力効率が高温に比べ増加することから、半導体レーザ素子に流す駆動電流は小さくなり、高周波特性の劣化が顕著に生じる。広い温度範囲において、半導体レーザ素子が所望の高周波特性を有することが望まれるが、その実現は容易ではない。

【0007】

特許文献１に、「サブマウントと半導体レーザの間にヒータを挟み、半導体レーザの温度を上昇させ、半導体レーザの温度を室温より高く保つようにする。」と記載されている（要約参照）。周囲温度の変化に応じて発熱体に流れる電流量を制御している。これにより、半導体レーザ素子が常に一定以上の温度を保つように制御され、出力波長の変化幅を小さくしている。また、特許文献２に、「レーザ搭載面上の発熱体に電流を流すと、発熱体が発熱し、半導体レーザを加熱する。これにより、特に低温下でレーザモジュールを動作させるときに、半導体レーザの温度を上昇させて、その動作特性を改善することができる」と記載されている。

【0008】

第１及び第２の問題を解決するために、環境温度が変動しても複数の半導体レーザ素子それぞれの出力波長範囲を制限する必要がある。すなわち、低温環境下で半導体レーザ素子を昇温するための発熱体をサブマウント上に設置する必要がある。しかしながら、複数の半導体レーザ素子がハイブリッド集積されるサブマウントは、半導体レーザを駆動する配線などで他の部品を配置するための十分な領域がなく、各半導体レーザ素子を独立して昇温させる発熱体を個々にサブマウントに搭載することは難しい。さらに、複数の発熱体それぞれを駆動させる複数の配線が必要となり、駆動回路も発熱体の数と同数必要となるので、高コスト化を招くこととなる。さらに、複数の半導体レーザ素子がハイブリッド集積されるサブマウントを、１つのペルチェ（又は発熱体）により温度制御すると、サブマウントに無視できない温度分布が生じ、複数の半導体レーザ素子の温度が不均一となるとの知見を、発明者らは得ている。

【0009】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、低コスト化及び小型化と、動作温度範囲内における半導体レーザ素子の光特性の変動を低減することと、がともに実現されるサブマウント、光送信モジュール、光モジュール、光伝送装置、並びに、それらの制御方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

（１）上記課題を解決するために、本発明に係るサブマウントは、３以上の半導体レーザ素子が第１の方向に並んで搭載される載置面を有する、サブマウントであって、前記３以上の半導体レーザ素子の温度を上昇させるための発熱体を備え、前記発熱体が熱を発する場合に、前記３以上の半導体レーザ素子のうち、前記第１の方向に沿って一端に配置される第１半導体レーザ素子が吸収する第１熱量が、前記第１半導体レーザ素子に隣接して前記載置面に配置される第２半導体レーザ素子が吸収する第２熱量より、大きい。

【0011】

（２）上記（１）に記載のサブマウントであって、前記３以上の半導体レーザ素子のうち、隣り合う半導体レーザ素子の前記第１の方向における間隙の垂直２等分線により前記載置面を分割し、平面視して、前記第１半導体レーザ素子を含む領域を第１領域と、前記第２半導体レーザ素子を含む領域を第２領域とするとき、前記発熱体が熱を発する場合に、前記発熱体のうち、前記第１領域に配置される第１発熱部分の熱量が、前記第２領域に配置される第２発熱部分の熱量より、大きくてもよい。

【0012】

（３）上記（２）に記載のサブマウントであって、前記第１発熱部分と前記第２発熱部分と、は直列に接続され、前記発熱体は、単一の外部電源により駆動されてもよい。

【0013】

（４）上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のサブマウントであって、前記第１領域及び前記第２領域はともに、厚板部と、前記厚板部より厚みが小さい薄板部と、を有し、前記第１発熱部分の主たる発熱部分は、前記第１領域のうち、前記第１半導体レーザ素子の、前記第１の方向に沿って前記一端側の側方に配置されてもよい。

【0014】

（５）上記（４）に記載のサブマウントであって、前記発熱体は、前記載置面のうち、前記薄板部に配置されてもよい。

【0015】

（６）上記（４）又は（５）に記載のサブマウントであって、前記第１半導体レーザ素子は、前記載置面のうち、前記厚板部に配置されてもよい。

【0016】

（７）上記（４）乃至（６）のいずれかに記載のサブマウントであって、前記３以上の半導体レーザ素子は、前記載置面のうち、前記厚板部に配置されてもよい。

【0017】

（８）上記（４）又は（５）に記載のサブマウントであって、前記第１領域は、厚板部と、前記厚板部より厚みが小さい薄板部と、を有し、
前記第１半導体レーザ素子は、前記第１領域のうち、前記薄板部に配置されてもよい。

【0018】

（９）上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のサブマウントであって、前記第１発熱部分の主たる発熱部分は、前記第１領域のうち、前記第１半導体レーザ素子の下方に配置されてもよい。

【0019】

（１０）上記（９）に記載のサブマウントであって、前記第２発熱部分の主たる発熱部分は、前記第２領域のうち、前記第２半導体レーザ素子の下方に配置されてもよい。

【0020】

（１１）上記（４）又は（５）に記載のサブマウントであって、前記第１領域の前記薄板部の面積は、前記第２領域の前記薄板部の面積より、大きくてもよい。

【0021】

（１２）上記（２）乃至（５）のいずれかに記載のサブマウントであって、第１発熱部分から外部環境への放熱量が、第２発熱部分の外部環境への放熱量より、小さくてもよい。

【0022】

（１３）本発明に係る光送信モジュールは、上記（１）乃至（１２）のいずれかに記載のサブマウントと、前記３以上の半導体レーザ素子と、を備えていてもよい。

【0023】

（１４）本発明に係る光モジュールは、上記（１３）に記載の光送信モジュールと、光受信モジュールと、を備えていてもよい。

【0024】

（１５）本発明に係る光伝送装置は、上記（１４）に記載の光モジュールが、搭載されていてもよい。

【0025】

（１６）本発明に係るサブマウントの制御方法は、３以上の半導体レーザ素子が第１の方向に並んで搭載される載置面を有する、サブマウントの制御方法であって、前記サブマウントは、前記３以上の半導体レーザ素子の温度を上昇させるための発熱体を備え、前記発熱体が熱を発する場合に、前記３以上の半導体レーザ素子のうち、前記第１の方向に沿って一端に配置される第１半導体レーザ素子が吸収する第１熱量が、前記第１半導体レーザ素子に隣接して前記載置面に配置される第２半導体レーザ素子が吸収する第２熱量より、大きく、環境温度が第１温度以下の場合において、環境温度に応じる大きさの電流を、前記発熱体に流し、環境温度が前記第１温度より高い場合において、前記発熱体へ電流を流さなくてもよい。

【発明の効果】

【0026】

本発明により、低コスト化及び小型化と、動作温度範囲内における半導体レーザ素子の光特性の変動を低減することと、がともに実現されるサブマウント、光送信モジュール、光モジュール、光伝送装置、並びに、それらの制御方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る光伝送装置及び光モジュールの構成を示す模式図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係る光送信モジュールの平面図である。

【図3A】本発明の第１の実施形態に係るサブマウントの構成を示す平面図である。

【図3B】本発明の第１の実施形態に係るサブマウントの構成を示す断面図である。

【図3C】本発明の第１の実施形態に係るサブマウントの構成を示す断面図である。

【図3D】本発明の第１の実施形態に係るサブマウントの構成を示す底面図である。

【図4A】ケース温度に対する半導体レーザ素子の温度及び発熱体の発熱量を示す模式図である。

【図4B】ケース温度に対する半導体レーザ素子の出力波長を示す模式図である。

【図5】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ素子１２のビーム広がり角に対する発光点からの許容可能距離の計算結果を示す図である。

【図6】本発明の第１の実施形態における光送信モジュールの各チャネルの半導体レーザ素子の温度を示す模式図である。

【図7A】本発明の第２の実施形態に係るサブマウントの構成を示す平面図である。

【図7B】本発明の第２の実施形態に係るサブマウントの構成を示す断面図である。

【図7C】本発明の第２の実施形態に係るサブマウントの構成を示す断面図である。

【図7D】本発明の第２の実施形態に係るサブマウントの変形例の構成を示す底面図である。

【図8】本発明の第３の実施形態に係るサブマウントの構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下に、図面に基づき、本発明の実施形態を具体的かつ詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、以下に示す図は、あくまで、実施形態の実施例を説明するものであって、図の大きさと本実施例記載の縮尺は必ずしも一致するものではない。

【0029】

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光伝送装置１０１及び光モジュール１０２の構成を示す模式図である。光伝送装置１０１は、プリント回路基板１１１とＩＣ１１２を備えている。光伝送装置１０１は、例えば、大容量のルータやスイッチである。光伝送装置１０１は、例えば交換機の機能を有しており、基地局などに配置される。光伝送装置１０１に、複数の光モジュール１０２が搭載されており、光モジュール１０２より受信用のデータ（受信用の電気信号）を取得し、ＩＣ１１２などを用いて、どこへ何のデータを送信するかを判断し、送信用のデータ（送信用の電気信号）を生成し、プリント回路基板１１１を介して、該当する光モジュール１０２へそのデータを伝達する。

【0030】

光モジュール１０２は、送信機能及び受信機能を有するトランシーバである。光モジュール１０２は、プリント回路基板１２１と、光ファイバ１０３Ａを介して受信する光信号を電気信号に変換する光受信モジュール１２３Ａと、電気信号を光信号に変換して光ファイバ１０３Ｂへ送信する光送信モジュール１２３Ｂと、を含んでいる。プリント回路基板１２１と、光受信モジュール１２３Ａ及び光送信モジュール１２３Ｂとは、それぞれフレキシブル基板１２２Ａ，１２２Ｂを介して接続されている。光受信モジュール１２３Ａより電気信号がフレキシブル基板１２２Ａを介してプリント回路基板１２１へ伝送され、プリント回路基板１２１より電気信号がフレキシブル基板１２２Ｂを介して光送信モジュール１２３Ｂへ伝送される。光モジュール１０２と光伝送装置１０１とは電気コネクタ１０５を介して接続される。光受信モジュール１２３Ａや光送信モジュール１２３Ｂは、プリント回路基板１２１に電気的に接続され、光信号／電気信号を電気信号／光信号にそれぞれ変換する。

【0031】

当該実施形態に係る伝送システムは、２個以上の光伝送装置１０１と２個以上の光モジュール１０２と、１個以上の光ファイバ１０３を含む。各光伝送装置１０１に、１個以上の光モジュール１０２が接続される。２個の光伝送装置１０１にそれぞれ接続される光モジュール１０２の間を、光ファイバ１０３が接続している。一方の光伝送装置１０１が生成した送信用のデータが接続される光モジュール１０２によって光信号に変換され、かかる光信号を光ファイバ１０３へ送信される。光ファイバ１０３上を伝送する光信号は、他方の光伝送装置１０１に接続される光モジュール１０２によって受信され、光モジュール１０２が光信号を電気信号へ変換し、受信用のデータとして当該他方の光伝送装置１０１へ伝送する。

【0032】

ここで、各光モジュール１０２が送受信する電気信号のビットレートは１００Ｇｂｉｔ／ｓである。光送信モジュール１２３Ｂは、２５Ｇｂｉｔ／ｓの光を波長間隔２０ｎｍで４波長多重化して１００Ｇｂｉｔ／ｓで伝送するＣＷＤＭ（Coarse Wavelength Division Multiplexing）方式である。光送信モジュール１２３Ｂは、−４０℃〜８５℃との外環境の広い動作温度範囲で駆動することができる。

【0033】

図２は、当該実施形態に係る光送信モジュール１の平面図である。ここで、光送信モジュール１は、例えば図１に示す光送信モジュール１２３Ｂである。光送信モジュール１は、外装ケース１０と、外装ケース１０に収容されるサブマウント１１と、サブマウント１１に備えられる４個の半導体レーザ素子１２と、を備える。また、フレキシブル基板１３が接続されており、４個の半導体レーザ素子１２それぞれの１対の電極と接続される。なお、フレキシブル基板１３は、例えば図１に示すフレキシブル基板１２２Ａである。光送信モジュール１は、４個の半導体レーザ素子１２が出射する光をそれぞれ集光する４個のレンズを含む光部品１４と、該４個のレンズそれぞれから出射される光を合波する光合波器１５と、光合波器１５にて合波される光を光ファイバへ伝送する光ファイバコネクタ１６と、をさらに備える。光部品１４と光合波器１５とは、外装ケース１０に収容され、光ファイバコネクタ１６は、外装ケース１０を貫いて配置される。

【0034】

図３Ａは、当該実施形態に係るサブマウント１１の構成を示す平面図である。図３Ｂ及び図３Ｃは、当該実施形態に係るサブマウント１１の構成を示す断面図である。図３Ｂは、図３ＡのＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線による断面を、図３Ｃは、図３ＡのＩＩＩＣ−ＩＩＩＣ線による断面を、それぞれ示している。図３Ｄは、当該実施形態に係るサブマウント１１の構成を示す底面図である。

【0035】

図３Ａに示す通り、４個の半導体レーザ素子１２ａ、１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが、サブマウント１１の表面（載置面）に、第１の方向（図３Ａの縦方向）に並んで搭載されている。半導体レーザ素子１２は、分布帰還型（ＤＦＢ：Distributed Feedback）レーザである。半導体レーザ素子１２は、ＩｎＧａＡｌＡｓを含む多重量子井戸構造を有する活性層を有している。４個の半導体レーザ素子１２ａ、１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは互いに異なる出力波長の光を出射している。半導体レーザ素子１２ａには、金属からなる１対の駆動用電極２０ａ１，２０ｂ１に接続されている。半導体レーザ素子１２ａの上面（表面）に配置されるｐ型電極（第１導電型電極）は、ワイヤ２１ａを介してｐ型（第１導電型の）駆動用電極２０ａ１と電気的に接続されており、半導体レーザ素子１２ａの下面（裏面）に配置されるｎ型電極（第２導電型電極：図示せず）は、ｎ型（第２導電型の）駆動用電極２０ｂ１の金属パターンにより、駆動用電極２０ｂ１と電気的に接続されている。駆動用電極２０ｂ１の金属パターンは半導体レーザ素子１２ａが配置される領域まで延伸しており、半導体レーザ素子１２ａのｎ型電極と重畳し、電気的に接続される。他の半導体レーザ素子１２ｂ，１２ｃ，１２ｄも同様であり、半導体レーザ素子１２ｂには１対の駆動用電極２０ａ２，２０ｂ２が、半導体レーザ素子１２ｃには１対の駆動用電極２０ａ３，２０ｂ３が、半導体レーザ素子１２ｄには１対の駆動用電極２０ａ４，２０ｂ４が、それぞれ接続されている。半導体レーザ素子１２ｂ，１２ｃ，１２ｄのｐ型電極は、それぞれワイヤ２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを介して、ｐ型の駆動用電極２０ａ２，２０ａ３，２０ａ４に接続されている。なお、４対の駆動用電極は、図２に示すフレキシブル基板１３に接続される。

【0036】

当該実施形態に係るサブマウント１１は、３以上（ここでは、４個）の半導体レーザ素子１２が第１の方向（図３Ａの縦方向）に並んで搭載される載置面を有する、３以上（ここでは、４個）の半導体レーザ素子１２のうち、第１の方向に沿って一端に配置される半導体レーザ素子１２を第１半導体レーザ素子とする。ここで、第１半導体レーザ素子は、図３Ａに示す上端に配置される半導体レーザ素子１２ａである。また、図３Ａに示す下端に配置される半導体レーザ素子１２ｄを第１半導体レーザ素子としてもよい。３以上（ここでは、４個）の半導体レーザ素子１２のうち、第１半導体レーザ素子に隣接して配置される半導体レーザ素子を第２半導体レーザ素子とする。ここで、第２半導体レーザ素子は、半導体レーザ素子１２ａに隣接して配置される半導体レーザ素子１２ｂである。また、半導体レーザ素子１２ｄに隣接して配置される半導体レーザ素子１２ｃを第２半導体レーザ素子としてもよい。なお、サブマウント１１本体に用いられる材料は、窒化アルミ又はシリコンが望ましい。

【0037】

当該実施形態に係るサブマウント１１は、３以上（ここでは、４個）の半導体レーザ素子１２の温度を上昇させるための発熱体を備えており、ここでは、発熱体は載置面の上に配置される。発熱体と３以上の（ここでは、４個）半導体レーザ素子１２とは、サブマウント１１本体を介して、熱的に接続されている。当該実施形態に係るサブマウント１１の主な特徴は、発熱体が熱を発する場合に、第１半導体レーザ素子（半導体レーザ素子１２ａ，１２ｄ）が吸収する第１熱量が、第２半導体レーザ素子（半導体レーザ素子１２ｂ，１２ｃ）が吸収する第２熱量より、大きいことにある。

【0038】

３以上（ここでは、４個）の半導体レーザ素子１２のうち、隣り合う半導体レーザ素子１２の第１の方向（図３Ａの縦方向）における間隙Ｇ（ギャップ）の垂直２等分線により、載置面を分割する。平面視して、第１半導体レーザ素子（半導体レーザ素子１２ａ，１２ｄ）を含む領域を第１領域Ｒ１と、第２半導体レーザ素子（半導体レーザ素子１２ｂ，１２ｃ）を含む領域を第２領域Ｒ２と、それぞれ定義する。第１領域Ｒ１は、載置面上の平面領域のみならず、平面視して、サブマウント１１の一部分となる立体領域である。第２領域Ｒ２も同様である。発滅体が熱を発する場合に、当該実施形態に係るサブマウント１１において、発熱体のうち、第１領域Ｒ１に配置される第１発熱部分の熱量が、第２領域Ｒ２に配置される第２発熱部分の熱量より、大きいのが望ましい。また、発滅体が熱を発する場合に、サブマウント１１のうち、第１発熱部分から外部環境への放熱量が、第２発熱部分の外部環境への放熱量より、小さいのが望ましい。

【0039】

以下に、発熱体の第１発熱部分と第２発熱部分について説明する。当該実施形態に係る発熱体は、サブマウント１１の両端にそれぞれ配置される両端高抵抗部分２２ａ，２２ｂと、隣り合う半導体レーザ素子１２の間であって光の出射方向の前方にそれぞれ配置される境界低抵抗部分２３ａ，２３ｂ，２３ｃと、を含んでいる。すなわち、発熱体は、図３Ａに示す上端から下端にかけて、両端高抵抗部分２２ａと，境界低抵抗部分２３ａ，２３ｂ，２３ｃと、両端高抵抗部分２２ｂと、が順に並んで配置しており、隣り合う抵抗部分それぞれを接続するように、発熱体は、配線部分２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄをさらに含んでいる。発熱体のうち、第１半導体レーザ素子である半導体レーザ素子１２ａ（又は１２ｄ）を含む第１領域Ｒ１に配置される第１発熱部分は、両端高抵抗部分２２ａ（又は２２ｂ）と、配線部分２４ａ（又は２４ｄ）と、境界低抵抗部分２３ａ（又は２３ｃ）の半分である。発熱体のうち、第２半導体レーザ素子である半導体レーザ素子１２ｂ（又は１２ｃ）を含む第２領域Ｒ２に配置される第２発熱部分は、境界低抵抗部分２３ａ（又は２３ｃ）の半分と、配線部分２４ａ（又は２４ｄ）と、境界低抵抗部分２３ｂの半分である。

【0040】

図３Ａに示す通り、両端高抵抗部分２２ａ，２２ｂは、外部電源接続用パッド部２５ａ，２５ｂとそれぞれ接続されており、外部電源接続用パッド部２５ａ，２５ｂに、導線２６ａ，２６ｂがそれぞれワイヤボンディングにより接続されている。そして、１対の導線（導線２６ａ，２６ｂ）は、外部電源（図示せず）に接続される。すなわち、サブマウント１１に備えられる発熱体は、単一の外部電源が単一の電圧を付加することにより駆動される。

【0041】

当該実施形態において、第１発熱部分の主たる発熱部分は、第１領域Ｒ１のうち、第１半導体レーザ素子（半導体レーザ素子１２ａ，１２ｂ）の、第１の方向に沿って一端側（上端又は下端）の側方に配置されている。ここで、「主たる」は５０％以上の発熱量で定義される。第１発熱部分の主たる部分が一端側の側方に配置されていることにより、第１発熱部分が発する熱が、第１半導体レーザ素子により伝達し、第２半導体レーザ素子にはより伝達しない構造となっている。

【0042】

発熱体のうち、第１発熱部分と第２発熱部分と、は直列に接続されており、第１発熱部分及び第２発熱部分の発熱量は、第１発熱部分の抵抗値及び第２発熱部分の抵抗値に、それぞれ比例している。当該実施形態では、両端高抵抗部分２２ａ，２２ｂと、境界低抵抗部分２３ａ，２３ｂ，２３ｃとが、（配線部分と比較して）高い抵抗率であって同じ材料によって形成されている。ここで、かかる材料は窒化タンタルが望ましいが、これに限定されることはなく、例えば、ＮｉＣｒ、Ｔａ−ＳｉＯ_２などの薄膜抵抗体であってもよい。また、配線部分２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが、（両端高抵抗部分及び境界低抵抗部分と比較して）同じ材料によって形成されており、簡便な工程で発熱体を実現できている。両端高抵抗部分２２ａ（又は２２ｂ）の抵抗値が、境界低抵抗部分２３ａ（又は２３ｃ）の抵抗値より、高くなるように、両端高抵抗部分２２ａ（又は２２ｂ）の長さが、境界低抵抗部分２３ａ（又は２３ｃ）の長さより、長くなっている。なお、両者の幅や厚みは実質的に同じとしている。両端高抵抗部分２２ａ（又は２２ｂ）を、配線部分２４ａ（又は２４ｄ）と、外部電源接続用パッド部２５ａ（又は２５ｂ）と、の間を、ジグザグ状に屈曲して延伸するよう形成することにより、両端高抵抗部分２２ａ（又は２２ｂ）を長くすることができる。また、境界低抵抗部分２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、隣り合う半導体レーザ素子１２の間の領域を、出射方向の前方から後方へ平行して延伸する１対の抵抗体を後方側の端を接続して形成されている。なお、当該実施形態において、境界低抵抗部分２３ａ（又は２３ｃ）の１対の抵抗体の一方は第１領域Ｒ１に配置され、他方は第２領域Ｒ２に配置され、１対の抵抗体の後方側の端を接続する抵抗体が、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の境界線を跨いで配置されている。境界抵抗部分２３ｂについても同様な形態をしており、１対の抵抗体の一方は、一方の第２領域Ｒ２に配置され、他方は他方の第２領域Ｒ２に配置されている。第１発熱部分の抵抗値は第２発熱部分の抵抗値より大きく、それゆえ、発熱体が熱を発する場合に、第１発熱部分の熱量は、第２発熱部分の発熱量より、大きい。以上、発熱体の第１発熱部分と第２発熱部分について説明した。

【0043】

サブマウント１１は、厚板部Ｐ１と薄板部Ｐ２とを有する。以下に、厚板部Ｐ１と薄板部Ｐ２とについて説明する。サブマウント１１本体の底面の面積は、載置面の面積よりも小さい。サブマウント１１は、３以上の（ここでは、４個）半導体レーザ素子１２の出射の方向の前方及び両側方を囲うように、庇状に突き出た形状を有している。ここで、サブマウント１１本体の鉛直方向（図３Ｂ及び図３Ｃの縦方向：載置面に垂直な方向）に沿う厚みにより、サブマウント１１本体を厚板部Ｐ１と薄板部Ｐ２に分類する。庇状に突き出た形状の部分を薄板部Ｐ２とし、それ以外の部分を厚板部Ｐ１とする。薄板部Ｐ２は厚板部Ｐ１より厚みが小さくなっている。なお、厚板部Ｐ１は、平面視して全領域において同じ厚みである必要はなく、何らかの事情により、厚板部Ｐ１の主たる部分より厚い又は薄い部分を含んでいても良い。

【0044】

図３Ａ及び図３Ｄに示す通り、当該実施形態に係る発熱体は、載置面のうち薄板部Ｐ２に配置されている。これに対して、当該実施形態に係る３以上の（ここでは、４個）半導体レーザ素子１２は、載置面のうち厚板部Ｐ１に配置されている。また、各半導体レーザ素子１２にそれぞれ接続される１対の駆動用電極２０ａ，２０ｂもそれぞれ、載置面のうち厚板部Ｐ１に配置されている。外部電源接続用パッド部２５ａ，２５ｂは、載置面のうち薄板部Ｐ２に配置されている。第１領域Ｒ１の薄板部Ｐ２の面積は、第２領域Ｒ２の薄板部Ｐ２の面積より、大きいのが望ましい。

【0045】

半導体レーザ素子１２（及び１対の駆動用電極）が厚板部Ｐ１に配置されていることにより、半導体レーザ素子１２が駆動される場合に、半導体レーザ素子１２（及び１対の駆動用電極）より発する熱は、サブマウント１１の厚板部Ｐ１へ伝わり、サブマウント１１の底面より外部環境へ放熱し、サブマウント１１の放熱性は損なわれていない。これに対して、発熱体が薄板部Ｐ２に配置されていることにより、発熱体より発する熱は、サブマウント１１の底面より外部環境へ放熱することが抑制されている。それゆえ、薄板部Ｐ２が設けられない（サブマウント１１すべてが厚板部Ｐ１である）場合より、サブマウント１１は、発熱体が発する熱が３以上の半導体レーザ素子１２へより伝わる構造となっている。よって、発熱体が発する熱により効率的に半導体レーザ素子１２に伝わるので、小さい電力で半導体レーザ素子１２を昇温することができる。また、前述の通り、サブマウント１１のうち、第１発熱部分から外部環境への放熱量が、第２発熱部分の外部環境への放熱量より、小さいのがさらに望ましい。

【0046】

図４Ａは、ケース温度Ｔｃに対する半導体レーザ素子１２の温度ＴＬＤ及び発熱体の発熱量Ｑを示す模式図である。当該実施形態に係る光送信モジュール１は、−４０℃〜８５℃との外環境の広い温度範囲で動作可能である。当該実施形態に係る光送信モジュール１は、ペルチェを用いていない。なお、ケース温度Ｔｃは、光送信モジュール１のケース（筐体）の温度であり、温度ＴＬＤは、駆動時における半導体レーザ素子１２近傍の温度である。なお、光送信モジュール１は光モジュール１０２内部に格納されているが、外環境の温度（環境温度）は、光モジュール１０２の周囲の温度で定義されることが一般的である。光送信モジュール１自体は温度制御されていないために、光モジュール１０２の温度と略一致する。厳密には、光モジュール１０２と光送信モジュール１との間の接触抵抗などにより若干光送信モジュール１のほうが高温状態で熱平衡となるが、ここでは説明の簡略化のために略一致しているとする。また、図４に示すように、高温時において半導体レーザ素子１２の温度ＴＬＤは光送信モジュール１のケース温度Ｔｃと一致しているが、これも厳密には半導体レーザ素子１２のほうが若干高温状態にて熱平衡となることが多いが、説明の簡略化のために一致しているとした。

【0047】

図４Ａに示す破線は、ケース温度Ｔｃに対する発熱体が発する発熱量Ｑを示しており、当該実施形態に係る光送信モジュール１では、ケース温度Ｔｃ（外部環境）に応じて、発熱体の発熱量Ｑを調整する。ここでは、ケース温度Ｔｃが−４０℃のとき発熱量Ｑは０．８Ｗであり、ケース温度Ｔｃの上昇に伴って、発熱量Ｑは減少し、ケース温度Ｔｃが２５℃以上では発熱体の発熱量Ｑを０に設定している。図４Ａに示す実線は、発熱体がかかる発熱量Ｑを発する場合における半導体レーザ素子１２の温度ＴＬＤを示しており、ケース温度がＴｃが−４０℃であっても、温度ＴＬＤは０℃まで上昇している。発熱体の発熱量Ｑに応じて、ケース温度Ｔｃの上昇に伴って、温度ＴＬＤは０℃より上昇し、温度２５℃より高い温度領域において、温度ＴＬＤは温度Ｔｃと一致している。

【0048】

当該実施形態にかかるサブマウント１１（光送信モジュール１）の制御方法は、光送信モジュール１（すなわち、半導体レーザ素子１２）が動作されるとき、環境温度が第１以下の場合において、環境温度に応じる大きさの電流を、前記発熱体に流し、環境温度が第１温度より高い場合において、前記発熱体へ電流を流さない、ことを特徴とする。第１温度以下において、外部電源が外部電源接続用パッド部２５ａ，２５ｂ間に所望の電圧を印加し、発熱体に電流が流れ、発熱体が熱を発する。ここでは、半導体レーザ素子１２の動作可能領域が０℃〜８５℃である場合に、かかる半導体レーザ素子１２をサブマウント１１に搭載される光送信モジュール１は、発熱体を用いずに０℃以下の外部環境下では良好な特性が得られない。しかし、第１温度以下において、発熱体に電流を流し、発熱体が発熱量Ｑを発することにより、第１温度以下であっても、半導体レーザ素子１２の動作可動範囲の下限よりも高い温度に半導体レーザ素子１２を昇温されることができ、広い温度範囲に動作可能な光送信モジュール１を実現することができる。ここでは、図４Ａに示す通り、第１温度は室温（例えば２５℃）であるが、第１温度は、半導体レーザ素子１２又は／及びサブマウント１１の特性により、任意に決定されればよい。

【0049】

発熱体の発熱量Ｑを決定するために、まず、サブマウント１１、又はサブマウント１１近傍に、温度センサを設置する。外部電源が外部電源接続用パッド部２５ａ，２５ｂ（発熱体）に印加する電圧それぞれに、かかる電圧が印加される場合のサブマウント１１の温度を温度センサにより測定する。かかる測定によって得られる印加電圧と温度センサの温度の関係をルックアップテーブルに収納する。例えば、外部の環境温度（ケース温度Ｔｃ）が−４０℃〜８５℃までの範囲とする場合、第１温度である室温から８５℃までの範囲では発熱体に電圧印加せず、光送信モジュール１は外部の環境温度に応じた温度での動作となる。また、第１温度である室温以下では、半導体レーザが搭載されているサブマウント１１の表面温度が０℃を下回らないような発熱量に設定することが望ましい。これにより、複数の半導体レーザ素子が低温環境下にあっても、所望の高周波特性を得ることが出来る。さらに、温度変化による半導体レーザ素子の出力波長変化を抑えることが出来るため、波長多重通信における波長安定性を向上させることが出来る。

【0050】

図４Ｂは、ケース温度Ｔｃに対する半導体レーザ素子１２の出力波長λを示す模式図である。図４Ｂは、発熱体の発熱量Ｑを適切に制御した場合の半導体レーザ素子１２の出力波長λを示している。なお、半導体レーザ素子１２の出力波長λが変動する要因としては、以下の２つが挙げられる。第１に、温度変化により半導体レーザ素子１２の有効屈折率が変化する。第２に、半導体レーザ素子１２に流す駆動電流が環境温度によって変化する。

【0051】

かかる要因により、特に低温環境下において、半導体レーザ素子１２は低い電流で駆動されるので、副モード抑圧比が不安定になりやすい。これに対して、当該実施形態に係る光送信モジュール１では、発熱体が発する熱により、半導体レーザ素子１２が効率良く昇温され、副モード抑圧比が変化しにくくなるので、半導体レーザ素子１２のキンクの低減を図ることができる。

【0052】

図５は、当該実施形態に係る半導体レーザ素子１２のビーム広がり角に対する発光点からの許容可能距離の計算結果を示す図である。発熱体は、光の出射方向において、サブマウント１１の半導体レーザ素子１２と、光部品１４に含まれる対応するレンズとの間に配置される。当該実施形態において、半導体レーザ素子１２の出射光の中心点（発光中心点）がサブマウント１１の載置面より１００μｍ高い位置にある。ここで、図５に示す通り、半導体レーザ素子１１の遠方視野像が半値全幅で４５°である場合、半導体レーザ素子１２の出射光が損失なく集光レンズに到達する距離は、半導体レーザの発光中心点からサブマウント１１の出射側の端までの１００ｕｍ程度まで許容出来る。よって、サブマウント１１の載置面に発熱体を配置するに十分なマージンを設けることが可能であり、サブマウント１１の作製工程において高い精度は必要なく、コスト増大を抑制することができる。

【0053】

図６は、当該実施形態における光送信モジュール１の各チャネルの半導体レーザ素子１２の温度ＴＬＤを示す模式図である。図６は、低温環境下（例えば、−３０℃）における）当該実施形態に係る半導体レーザ素子１２の温度ＴＬＤの温度分布を実線及びシンボル◆で、比較例に係る半導体レーザ素子の温度ＴＬＤの温度分布を破線及びシンボル●で、それぞれ示している。ここで、比較例に係る光送信モジュールは、４個の半導体レーザ素子が発熱体より吸収する熱量がそれぞれ等しい構造となっている。発熱体が発する熱により、半導体レーザ素子を動作可能な温度範囲まで昇温することができる。しかし、比較例のように４個の半導体レーザ素子が発熱体より吸収する熱量がそれぞれ等しい場合は、図６に示す比較例における温度ＴＬＤの温度分布のように、第１半導体素子と第２半導体素子とでは、１℃という無視できない温度差が発生してしまう知見を、鋭意検討の末に発明者らは得ている。駆動時に半導体レーザ素子１２は熱を発しており、かかる熱の大部分はサブマウント１１の底面へ伝わり、外部環境へ放熱されるが、かかる熱の一部は、両側に隣接する半導体レーザ素子１２へそれぞれ伝わり、半導体レーザ素子１２を昇温する。第１半導体レーザ素子は隣接する半導体レーザ素子が１個であるのに対して、第２半導体レーザ素子は隣接する半導体レーザ素子が２個であり、隣接する２個の半導体レーザ素子によって昇温される第２半導体レーザ素子の温度ＴＬＤと、第２半導体レーザ素子によって昇温される第１半導体レーザ素子の温度ＴＬＤとは、無視できない温度差が発生するものと考えられる。これに対して、当該実施形態に係る光送信モジュール１は、上述の通り、第１半導体レーザ素子が吸収する第１熱量が、第２半導体レーザ素子が吸収する第２熱量より、大きくなる構造を有することにより、図６に示す通り、第１半導体レーザ素子と第２半導体レーザ素子との温度差が抑制されている。さらに、３以上（ここでは、４個）の半導体レーザ素子の温度ＴＬＤが均一な温度分布となっているのがさらに望ましい。発熱体の最大消費電力は、図４Ａに示す通り０．８Ｗである。ペルチェを備える光送信モジュールにおけるペルチェの最大消費量と比較して、当該実施形態に係る光送信モジュール１の発熱体の最大消費電力は、１／２以下と大幅に低減することが出来ている。なお、低温時のみでなく高温時においても第１半導体レーザ素子と第２半導体レーザ素子間で温度差が生じる場合はありうる。その場合に発熱体に電流を流し、半導体レーザ素子間の温度差を低減しても構わない。

【0054】

最近の情報伝送容量増大に伴い、光通信においてはルータやスイッチのフロントパネル当たりの伝送容量増大が求められており、光トランシーバ（光モジュール）の小型化、低消費電力化の両立が必要である。１つの半導体レーザ素子が１つのサブマウントに搭載され、かかるサブマウントを複数備えて構成されるディスクリートタイプの光送信モジュールと比較して、複数の半導体レーザ素子が１つのサブマウントにハイブリッド集積される光送信モジュールが、近年より利用されるようになっており、光送信モジュールの大幅な小型化が進められている。さらなる低消費電力化のために、複数半導体レーザ素子が搭載されるサブマウントを温度調整するペルチェを使用せず、例えば０℃〜８５℃で動作する光トランシーバが市場に供給されている。従来の動作温度範囲よりもさらに低温側に広がる（例えば−４０℃〜８５℃といった）動作温度範囲の光送信モジュールが望まれており、かかる光送信モジュールに本発明は最適である。

【0055】

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係るサブマウント１１は、第１の実施形態に係るサブマウント１１と、発熱体の構造が異なっているが、それ以外については、同じ構造を有している。

【0056】

図７Ａは、当該実施形態に係るサブマウント１１の構成を示す平面図である。図７Ｂ及び図７Ｃは、当該実施形態に係るサブマウント１１の構成を示す断面図である。図７Ｂは、図７ＡのＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線による断面を示しており、図７Ｃは、図７ＢのＶＩＩＣ−ＶＩＩＣ線による断面を示している。

【0057】

当該実施形態に係るサブマウント１１は、第１の実施形態と同様に、厚板部Ｐ１と薄板部Ｐ２とを有している。当該実施形態に係る発熱体は、第１の実施形態と同様に、薄板部Ｐ２に配置されるが、載置面ではなく、サブマウント１１の内部に配置されている。サブマウント１１の載置面には、第１の実施形態と同様に、外部電源接続用パッド部２５ａ，２５ｂが、第１の方向に並ぶ３以上（ここでは、４個）の半導体レーザ素子１２の両端にそれぞれ配置される。配線部分２４ｅ，２４ｆは、外部電源接続用パッド部２５ａ，２５ｂに接続し、光の出射方向に沿って、延伸する。導通ビア２７ａ，２７ｂは、サブマウント１１の載置面と発熱体の主たる部分が配置される層とを接続するビアホールであり、配線部分２４ｅ，２４ｆはそれぞれ、導通ビア２７ａ，２７ｂに接続している。

【0058】

図７Ｃに示す通り、導通ビア２７ａ，２７ｂの間を、平面視して、第１の方向に並ぶ３以上（ここでは、４個）の半導体レーザ素子１２の両側方と前方とを囲うように、配線部分２４ｇ、抵抗部分２８、及び配線部分２４ｈが、順に並んで配置されている。ここでは、発熱体は、抵抗部分２８、及び配線部分２４ｇ，２４ｈとするが、発熱体は、配線部分２４ｅ，２４ｆ、及び導通ビア２７ａ，２７ｂを含むとしてもよい。いずれにしても、発熱体が発する熱は、ほぼ抵抗部分２８のみによる。抵抗部分２８は、両端高抵抗部分２２ａ，２２ｂ、及び境界低抵抗部分２３ａ，２３ｂ，２３ｃと同様に、（配線部分と比較して）高い抵抗率である材料によって形成されており、例えば、窒化タンタルである。抵抗部分２８は、３以上（ここでは、４個）の半導体素子１２の両側方（の一部）と前方とを囲うように配置されているので、第１発熱部分の長さは、第２発熱部分の長さより長く、第１発熱部分の抵抗値は、第２発熱部分の抵抗値より大きく、それゆえ、発熱体が熱を発する場合に、第１発熱部分の熱量は、第２発熱部分の発熱量より、大きい。また、抵抗部分２８（及び配線部分２４ｇ，２４ｈ）は、薄板部Ｐ２に配置されているので、第１の実施形態と同様に、発熱体が発する熱は、サブマウント１１の底面より外部環境へ放熱することが抑制されている。よって、発熱体が発する熱が、より効率的に半導体レーザ素子１２に伝わるので、小さい電力で半導体レーザ素子１２を昇温することができる。また、第１の実施形態と同様に、サブマウント１１のうち、第１発熱部分から外部環境への放熱量が、第２発熱部分の外部環境への放熱量より、小さいのがさらに望ましい。よって、発熱体が熱を発する場合に、第１半導体レーザ素子が吸収する第１熱量が、第２半導体レーザ素子が吸収する第２熱量より、大きくなっており、第１半導体レーザ素子と第２半導体レーザ素子との温度差が抑制される。

【0059】

図７Ｄは、当該実施形態に係るサブマウント１１の変形例の構成を示す底面図である。半導体レーザ素子からの熱の放熱性が損なわれないという観点では、３以上（ここでは、４個）の半導体レーザ素子１２は、第１の実施形態同様に、厚板部Ｐ１に配置されるのが望ましい。しかしながら、第１半導体レーザ素子と第２半導体レーザ素子との温度差を抑制するという観点では、図７Ｄに示す通り、両側の半導体レーザ素子１２ａ，１２ｄが配置する部分を薄板部Ｐ２として、第１半導体レーザ素子を、薄板部Ｐ２に配置することも考えられる。半導体レーザ素子が発する熱の放熱性と、発熱体が発する熱の放熱性と、いずれを優先するか検討して、選択されればよい。

【0060】

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態に係るサブマウント１１は、第１及び第２の実施形態に係るサブマウント１１と、発熱体の構造が異なっているが、それ以外については、同じ構造を有している。

【0061】

図８は、当該実施形態に係るサブマウント１１の構成を示す断面図である。図８は、図７ＢのＶＩＩＣ−ＶＩＩＣ線による断面に対応している。当該実施形態に係るサブマウント１１は、第１及び第２の実施形態と同様に、厚板部Ｐ１と薄板部Ｐ２とを有している。当該実施形態に係る発熱体のうち、第１発熱部分の主たる発熱部分は、第１領域Ｒ１のうち、第１半導体レーザ素子（半導体レーザ素子１２ａ，１２ｄ）の下方に配置され、第２発熱部分の主たる発熱部分は、第２領域Ｒ２のうち、第２半導体レーザ素子（半導体レーザ素子１２ｂ，１２ｃ）の下方に配置される。図８に示す通り、発熱体は、第１半導体レーザ素子（半導体レーザ素子１２ａ，１２ｄ）の下方にそれぞれ配置される両端高抵抗部分３０ａ，３０ｂと、第２半導体レーザ素子（半導体レーザ素子１２ｂ，１２ｃ）の下方にそれぞれ配置される境界低抵抗部分３１ａ，３１ｂと、を含んでいる。隣り合う抵抗部分それぞれを接続するように、発熱体は、導通ビア２７ａから導通ビア２７ｂにかけて、配線部分２４ｉ，２４ｊ，２４ｋ，２４ｍ，２４ｎをさらに含んでいる。両端高抵抗部分３０ａ，３０ｂと、境界低抵抗部分３１ａ，３１ｂとが、（配線部分と比較して）高い抵抗率であって同じ材料によって形成されており、例えば、窒化タンタルである。両端高抵抗部分３０ａ（又は３０ｂ）の抵抗値が、境界低抵抗部分３１ａ（又は３１ｂ）の抵抗値より、高くなるように、両端高抵抗部分３０ａ（又は３０ｂ）の長さが、境界低抵抗部分３１ａ（又は３１ｃ）の長さより、長くなっている。なお、両端高抵抗部分３０ａ，３０ｂの長さ、及び境界低抵抗部分３１ａ，３１ｂの長さを確保するために、両端高抵抗部分３０ａ，３０ｂ、及び境界低抵抗部分３１ａ，３１ｂはともに、ジグザグ状に屈曲して延伸している。図８に示す発熱体の構造以外、サブマウント１１は第２の実施形態と同じ構造をしている。なお、本実施形態における境界低抵抗部分は二つの半導体レーザ素子の間に配置されてはいないが、説明の便宜上境界抵抗底部と呼称する。その機能については上述のとおりである。

【0062】

両端高抵抗部分３０ａ（又は３０ｂ）の長さは、境界低抵抗部分３１ａ（又は３１ｂ）の長さより、長く、両端高抵抗部分３０ａ（又は３０ｂ）の抵抗値は、境界低抵抗部分３１ａ（又は３１ｂ）の抵抗値より、大きく、発熱体が熱を発する場合に、第１発熱部分の熱量は、第２発熱部分の発熱量より、大きい。両端高抵抗部分３０ａ，３０ｂ、及び境界低抵抗部分３１ａ，３１ｂが、３以上（ここでは、４個）の半導体レーザ素子１２それぞれの下方に配置されていることにより、発熱体が発する熱がより効率的に半導体レーザ素子１２に伝わるので、小さい電力で半導体レーザ素子１２を昇温することができる。よって、発熱体が熱を発する場合に、第１半導体レーザ素子が吸収する第１熱量が、第２半導体レーザ素子が吸収する第２熱量より、大きくなっており、第１半導体レーザ素子と第２半導体レーザ素子との温度差が抑制される。なお、両端高抵抗部分３０ａ（又は３０ｂ）は第１発熱部分の主たる発熱部分である。境界低抵抗部分３１ａ（又は３１ｂ）は第２発熱部分の主たる発熱部分である。発熱体が熱を発する場合に、両端高抵抗部分３０ａ（又は３０ｂ）の発熱量は、第１発熱部分の発熱量の大部分（例えば、少なくとも９０％以上）を占めている。同様に、境界低抵抗部分３１ａ（又は３１ｂ）の発熱量は、第２発熱部分の発熱量の大部分（例えば、少なくとも９０％以上）を占めている。

【0063】

図７Ｄに示す第２の実施形態の変形例と同様に、第１半導体レーザ素子と第２半導体レーザ素子との温度差を抑制するという観点により、両側の半導体レーザ素子１２ａ，１２ｄが配置する部分を薄板部Ｐ２として、第１半導体レーザ素子を、薄板部Ｐ２に配置することも考えられる。半導体レーザ素子が発する熱の放熱性と、発熱体が発する熱の放熱性と、いずれを優先するか検討して、選択されればよい。

【0064】

以上、本発明の実施形態に係るサブマウント、光送信モジュール、光モジュール、光伝送装置、並びに、それらの制御方法について説明した。本発明は上記実施形態に限定されることはなく、様々な発熱体に広く適用することが出来る。上記実施形態においては、光送信モジュール１が動作可能な環境温度の動作温度範囲を−４０〜８５℃であり、半導体レーザ素子１２が動作可能な動作温度範囲を０℃〜８５℃であるが、これら動作温度範囲に限定されるものではない。例えば、半導体レーザ素子１２が動作可能な動作温度範囲が−２０〜８５℃であってもよく、任意に設定することができる。また、例えば、光送信モジュール１が動作可能な環境温度の動作温度範囲も、−５５℃〜９５℃であってもよい。上記実施形態では、３以上の半導体レーザ素子は互いに異なる出力波長の光を出射しているとしたが、これに限定されることなく、例えば、同一の出力波長の光を出射していてもよい。

【0065】

上記実施形態では、３以上の半導体レーザ素子１２はそれぞれＤＦＢレーザを用いているが、これに限定されるものではない。例えば、ファブリペローレーザや、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）レーザ、光ファイバとの光結合効率向上を目的としたモード拡大器が集積化されたＤＦＢレーザ、又は外部変調器が集積もしくは導波路で接続されたＤＦＢレーザのいずれかを用いてもよい。さらに、面発光型半導体レーザを用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。上記実施形態では、発熱体は各部分が直列接続される１本の抵抗体としているが、これに限定されることはなく、外部電源によって駆動されるのであれば、複数本の抵抗体を並列接続させたものであってもよい。

【0066】

サブマウント１１、光送信モジュール、光モジュール、並びに光伝送装置の制御方法は、任意の周知の方法を用いてもよい。例えば、ＰＩＤ制御又はデジタル制御などを用いてもよい。また、ケース温度Ｔｃに応じる発熱体の発熱量Ｑは、半導体レーザ素子１２の動作温度範囲に収まるのであれば、ユーザが任意に選択すればよく、図４Ａに示すような下に凸曲線でなくてもよい。

【0067】

サブマウント１１の材料は、所望の熱伝導が得られるものであれば特に限定されることはないが、窒化アルミニウム又はシリコンが望ましい。また、上記実施形態では、サブマウント１１上に駆動ＩＣ回路は搭載されていないが、これに限定されることはなく、駆動ＩＣ回路がサブマウントに集積されていてもよい。発熱体の発熱量Ｑを制御するための温度制御モジュールがサブマウント１１上に集積されていてもよい。温度センサ、ヒータも、サブマウント１１上に集積されても、本発明の効果が得られることは言うまでもない。

【0068】

上記実施形態では、半導体レーザ素子１２は、ＩｎＧａＡｌＡｓを含む多重量子井戸構造を有しる活性層を含むとしたが、これに限定されることはない。活性層の材料はＩｎＧａＡｓＰ系であってもよい。

【符号の説明】

【0069】

１、１２３Ｂ 光送信モジュール、１０ 外装ケース、１１ サブマウント、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ 半導体レーザ素子、１３、１２２Ａ、１２２Ｂ フレキシブル基板、１４ 光部品、１５ 光合波器、１６ 光ファイバコネクタ、２０ａ１，２０ａ２，２０ａ３，２０ａ４，２０ｂ１，２０ｂ２，２０ｂ３，２０ｂ４ 駆動用電極、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ ワイヤ、２２ａ，２２ｂ，３０ａ，３０ｂ 両端高抵抗部分、２３ａ，２３ｂ，２３ｄ，３１ａ，３１ｂ 境界低抵抗部分、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆ，２４ｇ，２４ｈ，２４ｉ，２４ｊ，２４ｋ，２４ｍ，２４ｎ 配線部分、２５ａ，２５ｂ 外部電源接続用パッド部、２６ａ，２６ｂ 導線、２７ａ，２７ｂ 導通ビア、２８ 抵抗部分、１０１ 光伝送装置、１０２ 光モジュール、１０５ 電気コネクタ、１１１、１２１ プリント回路基板、１１２ ＩＣ、１２３Ａ 光受信モジュール、１０３、１０３Ａ、１０３Ｂ 光ファイバ。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図8】