特許 7546735 光源装置及び光源装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-29

(45)【発行日】2024-09-06

(54)【発明の名称】光源装置及び光源装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/0231 20210101AFI20240830BHJP

   H01S 5/024 20060101ALI20240830BHJP

   H01S 5/026 20060101ALI20240830BHJP

   H01S 5/02212 20210101ALI20240830BHJP

【ＦＩ】

H01S5/0231

H01S5/024

H01S5/026 616

H01S5/026 650

H01S5/02212

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023124487

(22)【出願日】2023-07-31

【審査請求日】2023-07-31

(73)【特許権者】

【識別番号】591230295

【氏名又は名称】ＮＴＴイノベーティブデバイス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119677

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 賢治

(74)【代理人】

【識別番号】100160495

【弁理士】

【氏名又は名称】畑 雅明

(74)【代理人】

【識別番号】100173716

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 真理

(74)【代理人】

【識別番号】100115794

【弁理士】

【氏名又は名称】今下 勝博

(72)【発明者】

【氏名】小杉 敏彦

(72)【発明者】

【氏名】佐原 明夫

(72)【発明者】

【氏名】吉田 英二

(72)【発明者】

【氏名】金澤 慈

(72)【発明者】

【氏名】中西 泰彦

(72)【発明者】

【氏名】小菅 祥平

【審査官】村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１０８９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１０８９３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１０８９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０６４８１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００－５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステムと、
前記ステムに設けられ、高周波信号を伝達する信号伝搬部と、
前記ステムに搭載され、前記高周波信号を受けて駆動する光半導体光源素子と、
前記高周波信号を前記光半導体光源素子に伝達する高周波線路部が形成された高周波配線基板と、
前記信号伝搬部と前記高周波線路部とを接続する接続部と、を備え、
前記接続部は、
前記信号伝搬部の特性インピーダンスの値と前記高周波線路部の特性インピーダンスの値との間の値の特性インピーダンスを有し、
前記信号伝搬部の実効誘電率の値と前記高周波線路部の実効誘電率の値との間の値の実効誘電率を有する、
光源装置。

【請求項2】

前記信号伝搬部は、同軸線路で構成され、
前記高周波配線基板上には、伝送線路と、前記伝送線路を挟むように位置する一対のグランド電極とを有するコプレーナ線路が形成されている
請求項１に記載の光源装置。

【請求項3】

前記一対のグランド電極の内の一方は、前記高周波配線基板の裏面グランドにビア接地またはキャスタレーションで接地され、
前記一対のグランド電極の内の他方は、前記高周波配線基板の外周面を囲むように設けられた側壁メタルにより前記裏面グランドに接地されている、
請求項２に記載の光源装置。

【請求項4】

前記伝送線路の信号線中心は、前記高周波配線基板の中心からずれている、
請求項３に記載の光源装置。

【請求項5】

前記光半導体光源素子の動作温度を調整する動作温度調整機構と、
前記高周波配線基板と高周波接続手段により接続され、前記光半導体光源素子が搭載され、前記コプレーナ線路と電気的に接続されるパターンが形成されたサブキャリア基板と、をさらに有する、
請求項２に記載の光源装置。

【請求項6】

前記光半導体光源素子は、ＥＭＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｌａｓｅｒ）またはＤＭＬ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｌａｓｅｒ）であり、出力導波路が光軸に対して３度以上の傾きを有して実装され、半導体光増幅器が一体集積されている、
請求項２に記載の光源装置。

【請求項7】

前記接続部は、
前記信号伝搬部の特性インピーダンスの値と前記高周波線路部の特性インピーダンスの値との中間の値の特性インピーダンスを有し、
前記信号伝搬部の実効誘電率の値と前記高周波線路部の実効誘電率の値との中間の値の実効誘電率を有する、
請求項１に記載の光源装置。

【請求項8】

高周波信号を伝達する信号伝搬部を、ステムに設けること、
前記高周波信号を受けて駆動する光半導体光源素子を、前記ステムに搭載すること、
前記高周波信号を前記光半導体光源素子に伝達する高周波線路部が形成された高周波配線基板を、前記ステムに設けること、
前記信号伝搬部と前記高周波線路部とを接続すること、及び、
前記信号伝搬部と前記高周波線路部との接続部が、前記信号伝搬部の特性インピーダンスの値と前記高周波線路部の特性インピーダンスとの間の値の特性インピーダンスを有し、前記信号伝搬部の実効誘電率の値と前記高周波線路部の実効誘電率の値との間の値の実効誘電率を有するように調整すること、を含む、
光源装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光通信技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、直接変調レーザー（ＤＭＬ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｌａｓｅｒ））、分布帰還形（ＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ））レーザー等の光半導体光源素子をキャンタイプパッケージへ実装する構造が知られている。

【0003】

特許文献１には、光半導体光源素子をキャンタイプパッケージの実装面にサブマウントを介して直接接続することで光半導体光源素子と実装面との間の距離を短縮した上、ワイヤーボンディングのみで信号線を接続する方法が開示されている。

【0004】

しかしながら、特許文献１に開示される方法では、光半導体光源素子がサブマウントに直接搭載されているため、光半導体光源素子の配置自由度が低いという課題がある。また、接続部分のワイヤーボンディングは高周波特性劣化の要因となりやすいとの課題もある。

【0005】

このような課題に対応するために、特許文献２には、高周波配線基板を用いてキャンタイプパッケージの実装面と光半導体光源素子とを接続する方法が開示されている。これによれば、光半導体光源素子を実装面から離れた位置に設けることができ、光半導体光源素子の配置自由度を高くすることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００４－３５４６４２号公報

【文献】特開２０１１－１０８９３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献２に開示される方法では、高周波配線基板と信号フィードスルー部との間における高周波特性の乱れを抑制することが困難であるとの課題がある。これに対し、特許文献２では、フィードスルーの絶縁体としてガラスを用いた部分と空気を用いた部分とを隣接させて設けることで、高周波特性を改良している。しかし、この方法では、フィードスルーの構造が複雑化し、コストが増加するという課題がある。

【0008】

上記課題を解決するために、本開示は、光半導体光源素子を駆動する高周波信号の伝搬特性を良好に維持しつつ、コストの増加を抑制可能な光源装置及び光源装置の製造方法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】

【0009】

上記課題を解決するために、本開示に係る光源装置は、通信用キャンパッケージ構造に用いる高周波配線基板において、通常は定数として扱われる基板幅を独立したパラメータとして最適化するという手法を採用する。

【0010】

具体的には、本開示の光源装置は、
ステムと、
前記ステムに設けられ、高周波信号を伝達する信号伝搬部と、
前記ステムに搭載され、前記高周波信号を受けて駆動する光半導体光源素子と、
前記高周波信号を前記光半導体光源素子に伝達する高周波線路部が形成された高周波配線基板と、
前記信号伝搬部と前記高周波線路部とを接続する接続部と、を備え、
前記接続部は、
前記信号伝搬部の特性インピーダンスの値と前記高周波線路部の特性インピーダンスの値との間の値の特性インピーダンスを有し、
前記信号伝搬部の実効誘電率の値と前記高周波線路部の実効誘電率の値との間の値の実効誘電率を有する、ことを特徴とする。

【0011】

また、本開示の光源装置の製造方法は、
高周波信号を伝達する信号伝搬部を、ステムに設けること、
前記高周波信号を受けて駆動する光半導体光源素子を、前記ステムに搭載すること、
前記高周波信号を前記光半導体光源素子に伝達し前記信号伝搬部とは異なる特性インピーダンス及び実効誘電率を有する高周波線路部が形成された高周波配線基板を、ステムに設けること、
前記信号伝搬部と前記高周波線路部とを接続すること、及び、
前記信号伝搬部と前記高周波線路部との接続部が、前記信号伝搬部の特性インピーダンスの値と前記高周波配線基板の特性インピーダンスとの間の値の特性インピーダンスを有し、前記信号伝搬部の実効誘電率の値と前記高周波配線基板の実効誘電率の値との間の値の実効誘電率を有するように調整すること、を含む、ことを特徴とする。

【0012】

これによれば、高周波配線基板と信号伝搬部とを接続する接続部の特性インピーダンス及び実効誘電率を調整するという簡易な方法で、コストの増大を抑制しつつ、高周波信号の伝搬特性を良好に維持可能な光源装置を提供できる。また、高周波配線基板を用いているため、高周波信号を伝達するための信号用ワイヤーボンディングの数や長さを抑制することができる。

【0013】

前記信号伝搬部は、同軸線路で構成され、
前記高周波基板上には、伝送線路と、前記伝送線路を挟むように位置する一対のグランド電極とを有するコプレーナ線路が形成されていることが好ましい。

【0014】

これによれば、電磁放射を抑制し、高周波信号の波形品質を改善することができる。

【0015】

前記一対のグランド電極の内の一方は、前記高周波配線基板の裏面グランドにビア接地またはキャスタレーションで接地され、
前記一対のグランド電極の内の他方は、前記高周波配線基板の外周面を囲むように設けられた側壁メタルにより前記裏面グランドに接地されている、ことが好ましい。

【0016】

これによれば、信号線中心が高周波配線基板の中心からずれていても所望の高周波特性を有するコプレーナ線路を得ることができる。

【0017】

前記伝送経路の信号線中心は、前記高周波配線基板の中心からずれていることが好ましい。

【0018】

このように信号線中心が高周波配線基板の中心からずれていたとしても、上述のように本開示の光源装置によれば、所望の高周波特性を有するコプレーナ線路を得ることができる。

【0019】

前記光半導体光源素子の動作温度を調整する動作温度調整機構と、
前記高周波配線基板と高周波接続手段により接続され、前記光半導体光源素子が搭載され、前記コプレーナ線路と電気的に接続されるパターンが形成されたサブキャリア基板と、をさらに有する、ことが好ましい。

【0020】

本開示では、高周波配線基板を用いているため、ワイヤーボンディングによる高周波特性劣化を改善するために、光半導体光源素子を実装面に近接するように配置する必要がない。つまり、高周波特性の乱れを抑制しつつ、光半導体光源素子の配置自由度が確保される。そして、このように光半導体光源素子の配置自由度が確保されたことで、動作温度調整機構をパッケージ内部の適切な位置に配置することができ、光半導体光源素子を好適に冷却することができる。

【0021】

前記光半導体光源素子は、ＥＭＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｌａｓｅｒ）またはＤＭＬ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｌａｓｅｒ）であり、出力導波路が光軸に対して３度以上の傾きを有して実装され、半導体光増幅器が一体集積されている、ことが好ましい。

【0022】

このように、半導体光増幅器を設ける場合には、半導体光増幅器を駆動するためのワイヤーボンディングが必要となり、高周波信号の電磁放射による干渉が顕著となりやすい。これに対し、本開示の構成によれば、コプレーナ線路を採用しているため、電磁放射を抑制し、高周波信号の波形品質を改善することができる。

【0023】

前記接続部は、
前記信号伝搬部の特性インピーダンスの値と前記高周波線路部の特性インピーダンスの値との中間の値の特性インピーダンスを有し、
前記信号伝搬部の実効誘電率の値と前記高周波線路部の実効誘電率の値との中間の値の実効誘電率を有する、ことが好ましい。

【0024】

これによれば、より好適に高周波信号の伝搬特性を良好に維持可能な光源装置を提供できる。

【0025】

なお、上記各開示は、可能な限り組み合わせることができる。

【発明の効果】

【0026】

本開示の光源装置によれば、コストの増大を抑制しつつ、光半導体光源素子を駆動する高周波信号の伝搬特性を良好に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】光源装置の通信用キャンパッケージ構造を説明する図である。

【図2】高周波配線基板とその周辺の構造を説明する図である。

【図3】関連する光源装置の通過特性及び反射特性を説明するグラフである。

【図4】実施形態に係る光源装置の通過特性及び反射特性を説明するグラフである。

【図5】高周波配線基板とキャリア基板との間の距離を狭くした構造を説明する図である。

【図6】光半導体光源素子が光軸に対して所定の角度傾いていることを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

【0029】

（実施形態１）
本開示の実施形態に係る光源装置３０１について、図１～図４を参照して説明する。
［通信用パッケージ構造の概要］
図１は、光源装置３０１の通信用パッケージ構造を説明する図である。図２は、高周波配線基板１０３とその周辺の構造を説明する図である。光源装置３０１は、ステム１１３と、キャップ１１０と、基板部１０７と、光半導体光源素子１１１と、動作温度調整機構１１６と、信号ピン１０１と、ポスト１０６と、高周波配線基板１０３と、を主に備えている。本実施形態では、信号ピン１０１からの信号は、図２に示すように、信号ピン１０１と封止ガラス１０２ａとが同軸状をなす信号フィードスルー部２０４と、接続基板部２０１と信号ピン１０１の上部とが接続された接続部２０３と、高周波線路部２０２とを介して光半導体光源素子１１１に伝達される。信号フィードスルー部２０４は、「信号伝搬部」として機能する。

【0030】

具体的には、光源装置３０１は、
ステム１１３と、
ステム１１３に設けられ、高周波信号を伝達する信号フィードスルー部２０４と、
ステム１１３に搭載され、高周波信号を受けて駆動する光半導体光源素子１１１と、
当該高周波信号を光半導体光源素子１１１に伝達する高周波線路部２０２が形成された高周波配線基板１０３と、
信号フィードスルー部２０４と高周波線路部２０２とを接続する接続部２０３と、を備え、
接続部２０３は、
信号フィードスルー部２０４の特性インピーダンスの値と高周波線路部２０２の特性インピーダンスの値との間の特性インピーダンスを有し、
信号フィードスルー部２０４の実効誘電率の値と高周波線路部２０２の実効誘電率の値との間の値の実効誘電率を有する。

【0031】

また、光源装置３０１の製造方法は、
高周波信号を伝達する信号フィードスルー部２０４を、ステム１１３に設けること、
高周波信号を受けて駆動する光半導体光源素子１１１を、ステム１１３に搭載すること、
高周波信号を光半導体光源素子１１１に伝達する高周波線路部２０２が形成された高周波配線基板１０３を、ステム１１３に設けること、及び、
信号フィードスルー部２０４と高周波線路部２０２とを接続すること、及び、
接続部２０３が、信号フィードスルー部２０４の特性インピーダンスの値と高周波配線基板１０３の特性インピーダンスとの間の値の特性インピーダンスを有し、信号フィードスルー部２０４の実効誘電率の値と高周波配線基板１０３の実効誘電率の値との間の値の実効誘電率を有するように調整すること、を含む。

【0032】

ステム１１３は、金属製であり、ステム１１３を図の上下方向に貫通する複数の貫通穴が形成されている。複数の貫通穴には、封止ガラス１０２ａ及び１０２ｂのいずれかを介して、高周波信号を伝える信号ピン１０１又はその他の直流バイアスを制御するバイアスピン１１４が設けられている。信号ピン１０１及びバイアスピン１１４のそれぞれは、ステム内面１１２から上方に突出している。信号ピン１０１及びバイアスピン１１４は、封止ガラス１０２ａ又は１０２ｂによりステム１１３と接続されフィードスルーとして機能する。封止ガラス１０２ａ及び１０２ｂのそれぞれは、所定の誘電率を有する絶縁体である。封止ガラス１０２ａは信号ピン１０１に対応するように形成され、封止ガラス１０２ｂはバイアスピン１１４に対応するように形成されている。本実施形態では、信号ピン１０１が１つ設けられるとともに、６つのバイアスピン１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄ、１１４ｅ、及び１１４ｇが設けられている。また、信号ピン１０１及びバイアスピン１１４の数に対応するように、封止ガラス１０２ａが１つ、封止ガラス１０２ｂが６つ設けられている。

【0033】

具体的には、複数の貫通穴には、封止ガラス１０２ａ及び１０２ｂのいずれかが圧入されている。ステム１１３と封止ガラス１０２ａ及び１０２ｂとの間には、圧縮応力が作用し気密性が保たれている。封止ガラス１０２ａと信号ピン１０１との間、及び、封止ガラス１０２ｂと各バイアスピン１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄ、１１４ｅ、及び１１４ｆとの間にも、圧縮応力が作用し気密性が保たれている。ステム１１３には、バイアスピンの他にグランド接続用のピンを任意の本数設けても良い。

【0034】

ステム１１３は、キャップ１１０により密閉されている。キャップ１１０には、光学手段１０９が設けられている。

【0035】

ステム内面１１２には下から順に動作温度調整機構１１６、基板部１０７、光半導体光源素子１１１が搭載されている。動作温度調整機構１１６は、光半導体光源素子１１１の温度を制御するヒートシンクである。動作温度調整機構１１６は、例えばペルチェ素子からなる。動作温度調整機構１１６の下面とステム内面１１２とは、接触している。また、動作温度調整機構１１６の上面と基板部１０７の下面とは、接触している。光半導体光源素子１１１が動作する際に発生する熱は、動作温度調整機構１１６及びステム１１３を介して、外部に放熱される。

【0036】

基板部１０７は、キャリア基板１０７ａと、サブキャリア基板１０７ｂとを有している。キャリア基板１０７ａの下面は、動作温度調整機構１１６の上面と接触している。キャリア基板１０７ａには、サブキャリア基板１０７ｂが実装されている。サブキャリア基板１０７ｂには、光半導体光源素子１１１が実装されている。

【0037】

光半導体光源素子１１１は、光出射口１１７を有している。光出射口１１７から出射された出射光は光学手段１０９を介してキャップ１１０の外部へ誘導される。

【0038】

ポスト１０６は高周波配線基板１０３を所定の位置に固定するために設けられた構造であるが必須ではない。高周波配線基板１０３は、高周波線路部２０２と、接続基板部２０１とを有している。接続基板部２０１は、信号ピン１０１のステム内面１１２から上方へ突出する部分と接触するように配置されている。接続基板部２０１と信号ピン１０１とは、接触することにより、電気的に接続されている。

【0039】

上述のように、本実施形態では、信号ピン１０１からの信号は、図２に示すように、信号ピン１０１と封止ガラス１０２ａとが同軸状をなす信号フィードスルー部２０４と、接続基板部２０１と信号ピン１０１の上部とが接続された接続部２０３と、高周波線路部２０２とを介して光半導体光源素子１１１に伝達される。以下、信号フィードスルー部２０４、接続部２０３、及び高周波線路部２０２の特性について、説明する。

【0040】

［フィードスルー部の特性］
信号フィードスルー部２０４の特性インピーダンスは信号ピン１０１の直径ｄ１、封止ガラス１０２ａの比誘電率、及び封止ガラス１０２ａの直径ｄ２により決まる。また、信号フィードスルー部２０４の実効誘電率は、封止ガラス１０２ａの比誘電率により決まる。信号ピン１０１の直径ｄ１は、キャンパッケージの製造技術に依存する。信号ピン１０１の直径ｄ１は、小さい場合で０．２ｍｍ程度までなら実現が容易である。封止ガラスの比誘電率は低いものでは４．０までなら実現が容易である。これらより信号フィードスルー部２０４の特性インピーダンスとして５０Ωが得られる直径ｄ１は、約１．０ｍｍと見込まれる。信号フィードスルー部２０４は同軸線路構造であるため、この時の実効誘電率は封止ガラス１０２ａの比誘電率と同じく４．０となる。本発明においては上記の線路構造を用いて詳細を説明するが、上記以外の信号ピンや封止ガラスであっても同様の議論が成り立つ。

【0041】

［接続部の特性］
次に、接続部２０３の特性について述べる。仮に信号ピン１０１と接続基板部２０１とが接触する接続部２０３を設けない場合、信号ピン１０１が比誘電率１．０の空気中に位置するため、信号ピン１０１の特性インピーダンスは５０Ωより高くなり、実効誘電率は４．０より低くなる。これに対し、本実施形態では、信号ピン１０１に接するように接続基板部２０１を設けているため、高周波配線基板１０３の持つ比誘電率の影響を受けて、接続部２０３の局所的な特性インピーダンスおよび実効誘電率は、信号ピン１０１が空気中に位置する場合と比較して変化する。高周波配線基板１０３の比誘電率、基板厚みおよび基板幅Ｗを調整することで接続部２０３の特性インピーダンスを５０Ωに整合させると同時に実効誘電率を制御することが可能である。ここで、高周波配線基板１０３の誘電率と厚みは、材料の入手性や加工性からあまり調整の自由度がない。そこで、特性インピーダンス及び実効誘電率のおもな調整は、高周波配線基板１０３の幅Ｗを用いて行うのが現実的である。本実施形態において、基板幅Ｗとは、高周波配線基板１０３の図の左右方向における幅のことをいう。言い換えると、基板幅Ｗは、高周波線路部２０２の延びる方向と直交する方向における高周波配線基板１０３の幅のことを言う。高周波配線基板１０３の材質としてはアルミナや窒化アルミニウムなど比誘電率９．０前後の高誘電率基板がよく用いられる。本実施形態においてもこれらの高誘電率基板を想定した説明を行うが、上記以外の高誘電率基板であっても同様の議論が成り立つ。

【0042】

［基板幅の決定法］
次に幅Ｗの決定法の詳細を説明する。ここで、信号フィードスルー部２０４が特性インピーダンスＺ１、実効誘電率ε１を有し、高周波配線基板１０３上の高周波線路部２０２が特性インピーダンスＺ２、実効誘電率ε２を有し、信号ピン１０１と接続基板部２０１との接続部２０３の特性インピーダンスがＺ、実効誘電率εを有するとする。この場合に、高周波配線基板２０２の基板幅Ｗを増減することで、特性インピーダンスＺをＺ１とＺ２の中間の値に調整し、前記実効誘電率εをε１とε２の中間の値に調整することで最適な基板幅Ｗが決定される。なお、Ｚ１とＺ２がともに５０Ωと見なせる場合にはＺも５０Ωになる。基板幅Ｗの調整だけで上記の条件が満たせない場合でも、高周波配線基板１０３の厚みを変更して基板幅Ｗを再度最適化することで、所望の範囲の特性インピーダンス及び実効誘電率が得られる。

【0043】

図３は、本実施形態の通信用パッケージ構造を有しない従来の通信用パッケージ構造の高周波特性を示すグラフである。つまり、図３には、信号ピン１０１と高周波配線基板１０３とを接触させず、ワイヤーボンディング等で信号ピン１０１と高周波配線基板１０３とが接続される構成における、高周波特性が示されている。図４は、本実施形態に係る通信用パッケージ構造の高周波特性を示すグラフである。つまり、図４には、信号ピン１０１と高周波配線基板１０３とを接続部２０３を介して接続部２０３接続した場合のＳパラメータが示されている。各グラフを比較すると、接続部２０３を設けることにより反射特性Ｓ１１および通過特性Ｓ２１が改善することがわかる。具体的には、各グラフを比較すると、周波数が２５ＧＨｚ～３５ＧＨｚの範囲で、通過損失のｄＢ単位での絶対値が半分以下に減少し、１ｄＢを十分に下回ることが分かる。また、図３及び４より高周波特性の改善は高周波側ほど顕著であり、本発明による通信用パッケージ構造を用いることでより広帯域な通信装置が得られることがわかる。このように、本実施形態では、通常は定数として扱われる高周波配線基板１０３の基板幅独立したパラメータとして最適化することで、接続部２０３における高周波特性の乱れを抑制することができる。これにより、簡易且つ低コストで、高周波信号の伝搬特性を良好に維持可能な、光源装置３０１を提供することができる。また、高周波配線基板１０３を用いているため、光半導体光源素子１１１と実装面との間のワイヤーボンディングの数や長さを抑制することができる。このため、本実施形態では、ワイヤーボンディングによる高周波特性劣化を改善するために、光半導体光源素子１１１を実装面に近接するように配置する必要がない。つまり、本実施形態では、高周波特性の乱れを抑制しつつ、光半導体光源素子１１１の配置自由度が確保される。そして、このように光半導体光源素子１１１の配置自由度が確保されたことで、動作温度調整機構１１６をパッケージ内部の適切な位置に配置することができる。

【0044】

（実施形態２）
本開示の実施形態に係る光源装置３０１について、図１、図２及び図５を参照し説明する。図５は、高周波配線基板１０３とキャリア基板１０７ａとの間の距離を狭くした構造を説明する図である。

【0045】

［高周波配線基板の配置決定］
通信用パッケージ構造においては、各構成要素の機能や構成要素間の配置上の制限等に応じて、各構成要素の配置が決定される。ここで、実施形態１において、高周波配線基板１０３に高誘電率基板を用いて上記の基板幅Ｗの最適化を実施すると、基板幅Ｗが小さく（狭く）なることにより、高周波配線基板１０３の光半導体光源素子１１１等に対する配置が上記の配置上の制限を逸脱するおそれがある。例えば、図２に示す高周波配線基板１０３とキャリア基板１０７ａ間の距離Ｄが所望の値より大きくなる。この場合でも、図５に示すように、高周波配線基板１０３をキャリア基板１０７ａ側へ寄せて配置することで距離Ｄを距離Ｄ´へ狭めることが可能である。これにより、高周波配線基板１０３のキャリア基板１０７ａに対する配置を、上記の配置上の制限内に収めることができる。

【0046】

［高周波配線基板の配置変更に伴う電磁放射の抑制］
しかしながら、最適化された基板幅Ｗを維持しつつ上記の高周波配線基板１０３の配置調整を行うと、高周波線路部２０２の信号線中心Ｏが高周波配線基板１０３の中心線Ｃと必ずしも一致しなくなるおそれがある。

【0047】

このため、本実施形態においては、高周波線路部２０２として、伝送線路２０８と、信号線路を挟み込むように高周波配線基板１０３上に設けられた一対のグランド電極１０４ｂ及び１０４ｃとからなる、コプレーナ線路を採用している。つまり、伝送線路２０８と、一対のグランド電極１０４ｂ及び１０４ｃとは、高周波配線基板１０３における同一面に設けられている。なお、伝送線路２０８の一部と、一対のグランド電極１０４ｂ及び１０４ｃの一部とは、サブキャリア基板１０７ｂに設けられている。当該サブキャリア基板１０７ｂ上に設けられた高周波線路部２０２の一部は、高周波配線基板１０３上の高周波線路部２０２と信号用ワイヤーボンディング１２２を介して接続されている。具体的には、ワイヤーボンディング１２２は、サブキャリア基板１０７ｂと高周波配線基板１０３との間を直接電気的に接続する。本実施形態では、ワイヤーボンディング１２２として、サブキャリア基板１０７ｂと伝送線路２０８とを直接電気的に接続するシグナルワイヤーボンディングと、キャリア基板１０７ｂと一対のグランド電極１０４ｂ及び１０４ｃとを直接電気的に接続するＧＮＤワイヤーボンディングとが設けられている。各ワイヤーボンディングについて、ワイヤーを２本用いてボンディングするダブルボンディングとすることも可能である。これによれば、通過特性がさらに改善される。また、ワイヤー長は、任意に変更することができる。ワイヤー長が短い程、特性は改善される。グランド電極１０４ｃは、ビア接地１０５ａ、１０５ｂ、及び１０５ｃを介して、あるいはキャスタレーションにより高周波配線基板１０３の裏面グランドへ接地されている。グランド電極１０４ｂは、高周波配線基板１０３の外周面を囲むように設けられた側壁メタル１０４ａを介して高周波配線基板１０３の裏面グランドに接地されている。このようにグランド電極１０４ｂ及び１０４ｃが接地されていることにより、信号線中心Ｏが高周波配線基板１０３の中心線Ｃからずれた位置にあっても所望の高周波特性を有するコプレーナ線路を得ることが可能である。つまり、本実施形態では、コプレーナ線路を採用することにより、信号の電磁放射の発生を抑制し信号の波形品質の劣化を抑制することができる。なお、図２に示すように、伝送線路部２０８だけが高周波線路部２０２として、規定されてもよい。

【0048】

上記のような高周波特性を有するコプレーナ線路が可能となる理由は、伝送線路２０８とグランド電極１０４ｂ、１０ｃとを高周波配線基板１０３における同一面に設けることにより、コプレーナ線路の伝搬モードを伝送線路２０８の近傍に集中させることができ、基板幅Ｗが変化しても伝搬特性に影響が無いためである。これに対し、コプレーナ線路の代わりにマイクロストリップ線路を用いると、グランド電極が伝送線路とは反対側の面に設けられるため、伝搬モードは高周波配線基板１０３の基板幅Ｗを超えてはみ出しやすく、信号線中心Ｏに対して非対称なモードが発生する。これにより信号の電磁放射が発生するため、信号の波形品質が劣化する問題が生じる。

【0049】

このように、本実施形態では、高周波配線基板１０３の配線として電磁放射の少なくコプレーナ線路を採用することで、通常は高周波配線基板１０３の中央に配置される高周波配線の位置を中央以外の位置へ移動させるような基板幅Ｗの調整幅の拡大および光半導体光源素子１１１と高周波配線基板１０３との間の位置調整が可能である。

【0050】

（実施形態３）
本開示の実施形態に係る光源装置３０１について、図１及び図６を参照し説明する。図６は、光半導体光源素子１１１が光軸１０８に対して所定の角度傾いていることを説明する図である。

【0051】

光半導体光源素子１１１がＥＭＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｌａｓｅｒ）またはＤＭＬ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｌａｓｅｒ）１１８であり、光半導体光源素子１１１の出力導波路が光軸１０８に対して３°以上の傾きを有して実装されている。このように光半導体光源素子１１の出力導波路を光軸１０８に対して傾かせる理由は、レーザー光出力は光半導体光源素子１１１の出力側端面の法線から少し傾いた指向性を持つため、その向きに合わせて光半導体１１１を回転して実装する必要があるからである。光出射口１１７から出射された出射光は、光学手段１０９でキャップ１１０の外部へ導かれる。具体的には、光出射口１１７からの出射光は、光学手段１０９内部に設けられたレンズ部またはミラー部により、光軸１０８に対して光軸合わせされたうえで、キャップ１１０の外部へ導かれる。光半導体光源素子１１１の配置は、光学手段１０９の機能や特性に応じて決定される。本実施形態では、高周波配線基板１０３を採用しており、光半導体光源素子１１１の配置自由度が高いため、光学手段１０９の機能構造に応じて、適切に光半導体光源素子１１１を配置することができる。

【0052】

また、光半導体光源素子１１１には半導体光増幅器１１９が一体集積されており、出射光から得られる電力を増加させることを可能とする。半導体光増幅器１１９を内包する光半導体光源素子１１１においては、ＥＭＬまたはＤＭＬ１１８の信号用ワイヤーボンディング１２１以外に半導体光増幅器１１９を駆動するためのワイヤーボンディング１２０も必要となり、信号の電磁放射による干渉が顕著となりやすい課題がある。具体的には、信号用ワイヤーボンディング１２１としては、ＲＦ信号用であるため、できる限り低反射かつ低放射であることが好ましい。このため、ワイヤーボンディング１２１は技術的に可能な最短距離で接続されるとともに、ワイヤーボンディング１２１だけは他のワイヤーボンディングとは異なる機種のボンダーで接続されている。また、ワイヤーボンディング１２０はＤＣバイアス用のため、ステム１１３のバイアスピン１１４ａまでかなり長いワイヤー長で接続する必要がある。ただし、それ以外に、ワイヤーボンディング１２０の長さ・形状に対する制約は少ない。これに対し、本実施形態では、コプレーナ線路を導入し、さらに伝送線路２０８の線幅をより狭くすることで電磁放射を抑制し、信号の波形品質を改善することが可能である。

【符号の説明】

【0053】

１０１：信号ピン
１０２ａ、１０２ｂ：封止ガラス
１０３：高周波配線基板
１０４ａ：側壁メタル
１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ：ビア接地
１０６：ポスト
１０７：基板部
１０７ａ：キャリア基板
１０７ｂ：サブキャリア基板
１０８：光軸
１０９：光学手段
１１０：キャップ
１１１：光半導体光源素子
１１２：ステム内面
１１３：ステム
１１４、１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄ、１１４ｅ、１１４ｆ：バイアスピン
１１６：動作温度調整機構
１１７：光出射口
１１８：ＥＭＬ又はＤＭＬ
１１９：半導体光増幅器
１２０：ワイヤーボンディング
１２１、１２２：信号用ワイヤーボンディング
２０１：接続基板部
２０２：高周波線路部
２０３：接続部
２０４：信号フィードスルー部
２０８：伝送線路
３０１：光源装置

【要約】      （修正有）

【課題】本開示は、コストの増大を抑制しつつ、光半導体光源素子を駆動する高周波信号の伝搬特性を良好に維持することができる光源装置を提供することを目的とする。
【解決手段】光源装置は、ステムに設けられ高周波信号を伝達する信号フィードスルー部２０４と、ステムに搭載され高周波信号を受けて駆動する光半導体光源素子と、高周波信号を光半導体光源素子に伝達する高周波線路部２０２が形成された高周波配線基板１０３と、信号フィードスルー部と高周波線路部とを接続する接続部２０３を有し、接続部は、信号フィードスルー部の特性インピーダンスの値と高周波線路部の特性インピーダンスの値との間の値の特性インピーダンスを有し、信号フィードスルー部の実効誘電率の値と高周波線路部の実効誘電率との間の値の実効誘電率を有する。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】