光模块制造技术

一种光模块(1)，包括：珀耳帖模块；光半导体元件(3)，安装在珀耳帖模块上；以及驱动器(4)，驱动光半导体元件(3)的高频线(37、38)。光半导体元件(3)包括：光回路(31至36)，提供光干涉仪的功能；以及高频线(37、38)。珀耳帖模块在驱动器(4)附近区域中的冷却性能比在其他区域中的冷却性能高。中的冷却性能高。中的冷却性能高。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光模块


[0001]本专利技术涉及其中光半导体元件和驱动光半导体元件的高频电路的有源元件安装在单个外壳中的光模块，其中光半导体元件和将光半导体元件的高频电路端接的端接器安装在单个外壳中的光模块，以及其中光半导体元件、有源元件和端接器安装在单个外壳中的光模块。

技术介绍

[0002]在光通信
，光调制器一直是关键器件。特别是近年来，随着波特率的提高，为了通过安装技术提高驱动光调制器的驱动器的驱动性能，正在积极开发将驱动器和光调制器安装在单个外壳中的集成技术。
[0003]以往，驱动器被作为物理上独立于光调制器的分立部件进行处理。驱动器和光调制器被安装成在低损耗印刷衬底上彼此串联连接。然而，在这种情况下，由于驱动器和光调制器安装在不同的外壳中，会导致高频损耗。此外，由于在印刷衬底上形成的高频线造成损耗，导致驱动器对光调制器的有效驱动性能受损的问题。
[0004]鉴于此，近年来，正在通过将驱动器和光调制器集成并作为一个整体安装在单个外壳中的方法进行开发。作为能够同时提高驱动器的驱动性能和减小尺寸的技术，驱动器和光调制器的这种集成最近特别受到关注。
[0005]但是，由于光调制器是基于马赫
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曾德尔光干涉仪的，因此在安装有光调制器的光半导体的温度管理中，驱动器和光调制器的集成的影响是不可避免的。具体而言，由于构成马赫
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曾德尔光干涉仪的光波导的折射率随温度而变化，因此该折射率的变化会改变作为光干涉仪的功能并扰乱干涉条件，导致作为光调制器的功能受损。这种光调制器的功能受损作为在将发热的驱动器与光调制器集成的情况下要解决的新问题而引起关注。
[0006]图7是非专利文献1中公开的安装有光调制器的光模块的平面图。注意，为了描述方便，图中未示出偏置电路等。在光模块的外壳100内部设有：安装有马赫
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曾德尔光调制器的光半导体元件101；将外部的驱动器102与光半导体元件101连接的高频线103、104；将光半导体元件101的高频线端接的端接器105；以及将光半导体元件101的高频线与端接器105连接的金线106、107。
[0007]光半导体元件101包括：输入光波导110；输出光波导111；构成马赫
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曾德尔光调制器的两个光波导112、113；将沿输入光波导110传播的光解复用到两个光波导112、113的光解复用器114；将沿两个光波导112、113传播的光复用到输出光波导111的光复用器115；以及电容负载(capacity
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loaded)高频线116、117。
[0008]从设置在外壳100外部的驱动器102输出的驱动信号通过高频线103、104传输到光半导体元件101的电容负载高频线116、117。电容负载高频线116、117的电极118、119具有用于对高频线增加电容的结构。电极118、119将驱动信号施加到光波导112、113。将驱动信号施加到光波导112、113会改变光波导112、113中的折射率，进而改变光的相位。在光波导112、113之间产生电压差会改变光复用器115中光的干涉，从而能够调制光。
[0009]已经沿着电容负载高频线116、117传播的驱动信号在端接器105处被转换成热量。在端接器105中产生的热量通过金线106、107传递到光半导体元件101，由此光半导体元件101被局部加热。在图7中，局部加热的区域被表示为高温区域130。高温区域130在空间上远离构成马赫
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曾德尔光调制器的两个光波导112、113，因此相对不太可能干扰马赫
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曾德尔光调制器中的干涉条件。因此，通过在恒定温度下均匀地控制整个光半导体元件101，充分地提供了作为马赫
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曾德尔光调制器的功能。
[0010]图8是示意性地表示图7所示的光模块的光调制操作的图。在图8中，A表示马赫
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曾德尔光调制器的消光特性，其相对于电压正弦变化。Lout是从马赫
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曾德尔光调制器输出的光调制信号。如图8所示，在偏置点B附近发生电压变化的驱动信号Vin被输入到马赫
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曾德尔光调制器。通过使偏置点B为消光特性的中点，可以确保驱动信号Vin与光调制信号Lout之间的转换特性的高线性度。众所周知，在这样的运行条件下，光调制信号Lout提供了良好的特性，信号失真得到充分抑制。
[0011]图9示出了其中驱动器102安装在外壳内的光模块的结构，该光模块的基本结构如图7所示。驱动器102将从外部通过高频线120、121输入的驱动信号施加到电容负载高频线116、117。驱动器102中产生的热量通过将电容负载高频线116、117的端部与驱动器102电连接的金线122、123传递到光半导体元件101，由此，光半导体元件101被局部加热。
[0012]在图9中，局部加热的区域被表示为高温区域131。该局部加热涉及构成马赫
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曾德尔光调制器的两个光波导112、113中的光波导113的区域，因此，特别是对于其折射率具有温度特性的半导体材料，这是一个令人担心的现象。之所以引起这种担心，是因为马赫
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曾德尔光调制器的干涉条件可能受到干扰。
[0013]图10是示意性地表示图9所示的光模块的光调制操作的图。在重新调整偏置点B并获取新的消光特性中点后，将在偏置点B附近发生电压变化的驱动信号Vin输入到马赫
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曾德尔光调制器。通过使偏置点B为消光特性的中点，可以确保驱动信号Vin与光调制信号Lout之间的转换特性的高线性度。因此，在图10所示的运行条件下，在图9所示的结构中也可以获得提供良好特性并且信号失真得到充分抑制的光调制信号Lout。
[0014]但是，从图8和图10的比较可知，在图9所示的结构中，马赫
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曾德尔光调制器的消光特性A中的消光比劣化。由此，光调制信号Lout的消光比也自然劣化。
[0015]图11表示偏置点B没有设置在消光特性的中点处的情况。在这种情况下，从图11可以明显看出，光调制信号Lout失真，在光发射机中使用马赫
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曾德尔光调制器的情况下信号质量劣化。
[0016]如上所述，在集成了马赫
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曾德尔光调制器和驱动器的光模块中，现有技术仍然存在问题，需要一种解决由驱动器中产生的热量引起的光调制信号失真的解决方案。
[0017]引用列表
[0018]非专利文献
[0019]非专利文献1：K.Prosyk，A.Ait
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Ouali，J.Chen，M.Hamacher，D.Hoffmann，R.Kaiser，R.Millett，A.Pirastu，M.Totolo，K.Velthaus，I.Woods，
″
Travelling Wave Mach
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Zehnder Modulators
″
，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光模块，包括：冷却元件；光半导体元件，安装在所述冷却元件上；以及有源元件，被配置为驱动所述光半导体元件的高频电路，其中，所述光半导体元件包括：光回路，提供光干涉仪的功能；以及所述高频电路，形成在所述光回路的表面上，所述冷却元件在所述有源元件附近区域中的冷却性能比在其他区域中高。2.根据权利要求1所述的光模块，其中，所述冷却元件是珀耳帖模块，所述珀耳帖模块包括p型热电半导体和n型热电半导体的对，所述p型热电半导体和n型热电半导体的对沿与所述光半导体元件的接合面的面内方向二维布置；以及在所述面内方向的区域内，所述p型热电半导体和n型热电半导体的对在所述有源元件附近区域中的密度比所述p型热电半导体和n型热电半导体的对在其他区域中的密度高。3.一种光模块，包括：冷却元件；光半导体元件，安装在所述冷却元件上；以及端接器，被配置为将所述光半导体元件的高频电路端接，其中，所述光半导体元件包括：光回路，提供光干涉仪的功能；以及所述高频电路，形成在所述光回路的表面上，所述冷却元件在所述端接器附近区域中的冷却性能比在其他区域中高。4.根据权利要求3所述的光模块，其中，所述冷却元件是珀耳帖模块，所述珀耳帖模块包括p型热电半导体和n型热电半导体的对，所述p型热电半导体和n型热电半导体的对沿与所述光半导体元件的接合面的面内方向二维布置；以及在所述面内方...

【专利技术属性】
技术研发人员：田野边博正，尾崎常祐，
申请(专利权)人：日本电信电话株式会社，
类型：发明
国别省市：