TWI771405B - 光模組 - Google Patents
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Abstract
光模組係特徵為包括：桿，係具有第1面、與和該第1面相反側的第2面；熱電冷卻器，係具有被固定於該第1面之散熱基板；半導體雷射元件，係被安裝於該熱電冷卻器；蓋，係被固定於該第1面，並被設置成覆蓋該熱電冷卻器與該半導體雷射元件；透鏡，係被固定於該蓋；以及拘束體，係被固定於該第2面；該散熱基板與該拘束體之線熱膨脹係數係比該桿之線熱膨脹係數小。
Description
本發明係有關於一種光模組。
近年來，以10Gbit/s之傳送速度應付40~80km之傳送距離的光模組正普及化，對其低費用化之要求高漲。在這種光模組，被搭載半導體雷射與帕耳帖元件，該半導體雷射係聚集電場吸收式調變器，而可傳送高品質的光信號，該帕耳帖元件係將半導體雷射之溫度控制成定溫而使特性變成穩定。作為光模組之封裝，以往係使用陶瓷之箱型封裝，但是最近係逐漸使用更便宜的TO-CAN(Transistor Outlined CAN)型封裝。
TO-CAN型封裝係藉由將被安裝透鏡之圓筒形的蓋電阻熔接於桿，而對半導體雷射元件進行氣密密封者。半導體雷射元件之前面光係經由透鏡被聚光於光纖的端面。藉此，半導體雷射元件之前面光係與光纖之導波路耦合，傳送光信號。
半導體雷射元件之特性係根據溫度而敏感地變化。為了穩定地傳送高品質的光信號，半導體雷射元件之溫度係藉TEC(Thermoelectric Cooler)控制成定溫。TEC係將導熱性良好之吸熱基板與散熱基板安裝於帕耳帖元件之兩端的熱電模組。在吸熱基板側係連接半導體雷射元件，而在散熱基板側
係連接桿。桿的側面係與光收發器的框體接觸，藉TEC之動作所產生的熱係向光收發器的框體散熱。
例如，桿的材料係使用冷軋鋼，TEC之散熱基板及吸熱基板的材料係使用AlN或氧化鋁等的陶瓷。因為散熱基板係線熱膨脹係數比桿更小，所以桿之與TEC接觸的面係熱變形被拘束，而熱膨脹變小，但是和桿之與TEC接觸的面相對向的面係熱變形未被拘束，而熱膨脹變大。因此，在桿產生翹曲，而半導體雷射元件之位置係在往桿之方向變動。另一方面，透鏡之位置係因蓋的熱膨脹而在往光纖之方向變動。因此，因半導體雷射元件與透鏡之間的距離變動，而半導體雷射元件之前面光的聚光點位置變動，對光纖之耦合效率亦變動。將這種由熱變形所造成之對光纖之耦合效率的變動稱為追蹤誤差。
因此，在專利文獻1，提議在TEC上的半導體雷射元件與透鏡之間更配置別的透鏡之TO-CAN型封裝。此TO-CAN型封裝係藉由使半導體雷射元件之射出光變成平行光，減輕追蹤誤差。又，亦可將塑膠板配置於TEC上的半導體雷射元件與透鏡之間。
[專利文獻1]日本特開2011-108937號公報
在專利文獻1所示之TO-CAN型封裝係為了產生平行光而需要高精度地固定透鏡的位置，而導致組裝費用之增
加。又，在將塑膠板收容於封裝內部的情況，具有光軸方向之封裝長度易變長的問題。
本發明係為了解決上述之問題所開發者，其目的在於提供一種可簡單且低耗費地減輕追蹤誤差之光模組。
本發明之光模組係特徵為包括：桿，係具有第1面、與和該第1面相反側的第2面；熱電冷卻器，係具有被固定於該第1面之散熱基板；半導體雷射元件，係被安裝於該熱電冷卻器；蓋，係被固定於該第1面，並覆蓋該熱電冷卻器與該半導體雷射元件；透鏡，係被固定於該蓋；以及拘束體，係被固定於該第2面；該散熱基板與該拘束體之線熱膨脹係數係比該桿之線熱膨脹係數小。
本發明之其他的光模組係特徵為包括：桿，係具有第1面、和該第1面相反側的第2面以及側面；熱電冷卻器，係具有被固定於該第1面之散熱基板；半導體雷射元件，係被安裝於該熱電冷卻器；蓋，係被固定於該第1面，並覆蓋該熱電冷卻器與該半導體雷射元件；透鏡，係被固定於該蓋；以及拘束體，係被固定於該側面中比該第1面更接近該第2面的位置；該散熱基板與該拘束體之線熱膨脹係數係比該桿之線熱膨脹係數小。
本發明之其他的特徵係在以下弄清楚。
若依據本發明，藉由以例如線熱膨脹係數比桿小之熱電冷卻器與拘束體夾住桿，可簡單且低耗費地減輕追蹤誤
差。
10‧‧‧光模組
13‧‧‧桿
16‧‧‧熱電冷卻器
18‧‧‧半導體雷射元件
20‧‧‧蓋
22‧‧‧透鏡
第1圖係第1實施形態之光模組的剖面圖。
第2圖係在高溫時之光模組的剖面圖。
第3圖係在低溫時之光模組的剖面圖。
第4圖係第2實施形態之光模組的剖面圖。
第5圖係桿等之底視圖。
第6圖係第3實施形態之光模組的剖面圖。
第7圖係第4實施形態之拘束體等的平面圖。
第8圖係第4實施形態之光模組的剖面圖。
第9圖係在高溫時之光模組的剖面圖。
第10圖係第5實施形態之拘束體等的平面圖。
第11圖係第6實施形態之光模組的剖面圖。
第12圖係表示封裝周圍溫度與耦合效率之關係的圖。
第13圖係在低溫時之光模組的剖面圖。
參照圖面，說明本發明之實施形態的光模組。對相同或對應之構成元件附加相同的符號或相同的名稱，並有省略重複之說明的情況。
第1圖係第1實施形態之光模組10的剖面圖。光模組10b包括桿13，而桿13具有第1面13a、與和第1面13a相反側的第2面13b。熱電冷卻器16被設置於桿13的第1面13a。熱電冷
卻器16係將吸熱基板16b與散熱基板16c安裝於帕耳帖元件16a之兩側的TEC(Thermoelectric Cooler)。散熱基板16c被固定於第1面13a。固定方法係無特別地限定，例如是使用AuSn、SnAgCu等的軟焊。或者亦可是熔接。
藉散熱塊等將半導體雷射元件18安裝於熱電冷卻器16。具體而言，藉散熱塊等將半導體雷射元件18安裝於吸熱基板16b。半導體雷射元件18係例如是雷射二極體。半導體雷射元件18係接受藉熱電冷卻器16之溫度調整。
蓋20被固定於第1面13a。蓋20係覆蓋熱電冷卻器16與半導體雷射元件18。透鏡22被固定於蓋20。透鏡22係對半導體雷射元件18的射出光聚光。藉由將固持透鏡22的蓋20例如電阻熔接於桿13的第1面13a，可對半導體雷射元件18進行氣密密封。
拘束體30被固定於第2面13b。固定方法係無特別地限定，例如是使用AuSn、SnAgCu等的軟焊。或者亦可是熔接。拘束體30係例如是板狀的金屬。拘束體30與散熱基板16c的線熱膨脹係數係比桿13之線熱膨脹係數小。作為拘束體30、散熱基板16c以及桿13的材料，可採用滿足此線熱膨脹係數的關係之所有的材料。拘束體30之線熱膨脹係數係比散熱基板16c之線熱膨脹係數小較佳。
藉由設置貫穿桿13之供電用導電端子，可對半導體雷射元件18與熱電冷卻器16供給電力。因為藉熱電冷卻器16將半導體雷射元件18的溫度調整成定溫，所以半導體雷射元件18所輸出之光信號係被保持高品質。
第2圖係表示在高溫時之光模組10的熱變形之狀況的圖。第3圖係在低溫時之光模組10的熱變形之狀況的圖。第2圖、第3圖係有關於散熱基板16c的線熱膨脹係數比桿13的線熱膨脹係數小，且拘束體30之線熱膨脹係數係比散熱基板16c之線熱膨脹係數更小的光模組。在第2圖、第3圖，表示與來自半導體雷射元件18之雷射光耦合的光纖32。
如第2圖所示，桿13的熱膨脹係受到拘束體30與散熱基板16c之雙方的拘束，但是拘束體30之拘束熱膨脹的力比散熱基板16c的更大。因此，第2面13b之熱膨脹係比第1面13a之熱膨脹更小，而桿13在蓋20側翹曲成凸。因此，半導體雷射元件18的位置係在往光纖32的方向變動。又，因為透鏡22的位置亦藉蓋20的熱膨脹在往光纖32之方向變動，所以可抑制熱變形所造成的半導體雷射元件18與透鏡22之間之距離的變動。
說明表示在低溫時之光模組10的熱變形之第3圖。因為拘束體30係拘束熱收縮的力比散熱基板16c的更強，所以桿13係在拘束體30側翹曲成凸。因此，半導體雷射元件18的位置係在往桿13的方向變動。因為透鏡22的位置亦藉蓋20的熱收縮在往桿13之方向變動，所以可抑制熱變形所造成的半導體雷射元件18與透鏡22之間之距離的變動。
在第1實施形態之光模組10，將散熱基板16c安裝於桿13的第1面13a，並將拘束體30安裝於第2面13b，藉此，可抑制熱變形所造成的半導體雷射元件18與透鏡22之間之距離的變動。因此，因為可抑制聚光點之位置的變動，所以可減輕追蹤誤差。
第1實施形態之光模組10係可在不失去其特徵的範圍進行各種的變形。拘束體30與散熱基板16c的線熱膨脹係數係需要比桿13的線熱膨脹係數小。可是，亦可拘束體30與散熱基板16c的線熱膨脹係數係相等。或者，亦可使拘束體30的線熱膨脹係數比散熱基板16c的線熱膨脹係數大。在這些情況，都可比不設置拘束體30的情況減輕追蹤誤差。
桿13的材料係可採用例如SPCC等之冷軋鋼。散熱基板16c的材料係可採用例如氮化鋁，即AlN或氧化鋁。拘束體30的材料係可採用例如氮化鋁、氧化鋁、科瓦鐵鎳結合金(covar)、或因鋼(invar)。這些材料係可使拘束體30的線熱膨脹係數成為散熱基板16c的線熱膨脹係數以下，且使桿13的線熱膨脹係數比拘束體30及散熱基板16c的線熱膨脹係數更大。又，在作為拘束體30的材料，選定AlN或氧化鋁的情況，因為可使拘束體30的導熱率比桿13的導熱率更大，所以可防止拘束體30的安裝所造成之製品的散熱性變差。此外，這些材料係舉例表示。
以下之實施形態的光模組係因為與第1實施形態的相似點多，所以主要說明與第1實施形態的相異點。
第4圖係第2實施形態之光模組的剖面圖。凹部13c被形成於第2面13b。拘束體30係被設置於凹部13c。例如藉熔接將拘束體30固定於凹部13c。拘束體30係藉由被收容於凹部13c，而位於第1面13a與第2面13b之間。
軟性基板40被固定於桿13的第2面13b。軟性基板
40係具有高頻線路，並向半導體雷射元件18與熱電冷卻器16傳送輸入電性信號。桿13的側面係與光收發器的框體42接觸。藉此，將因熱電冷卻器16之動作所產生的熱向光收發器的框體42散熱。
第5圖係第2實施形態的光模組之桿13的底視圖。上述之凹部13c係被形成於桿13的中央。在對半導體雷射元件18及熱電冷卻器16之供電所使用的導電端子44被固定於桿13。導電端子44係在避開凹部13c下貫穿桿13。即，導電端子44係被設置於與凹部13c係相異的位置。拘束體30之面積與厚度係比散熱基板16c之面積與厚度更大較佳。將凹部13c的尺寸決定成可收容具有這種面積與厚度的拘束體30。
而，軟性基板40係藉由與導電端子44以電性連接，可向半導體雷射元件18與熱電冷卻器16傳送輸入電性信號。
在第1圖所示之光模組，欲設置軟性基板時，因為不得不將軟性基板設置於拘束體30的下面，所以軟性基板與桿13的距離比將軟性基板直接固定於第2面13b的情況大。因此，在第1圖的構成，需要新的設計。
可是，在第4圖所示之光模組，因為將拘束體30設置於桿13的凹部13c，所以可使軟性基板40與桿13之間的間隙與無拘束體30之以往製品同程度。因此，能以與以往製品同程度的阻抗設計從桿13至軟性基板40之間的高頻線路，而高頻特性不會變差。又，可使桿13的側面與以往製品一樣地與光收發器的框體42接觸，而能以與以往製品相同的方法向框體42散
熱。因此，設置拘束體30與軟性基板40所造成之散熱性的劣化係不會發生。
散熱基板16c係與拘束體30一樣，被安裝於桿13中無導電端子44的部分。因此，拘束體30的面積係可設計成與散熱基板16c的面積同程度。又，桿13的厚度係例如是約1.2~1.3mm，散熱基板16c的厚度係例如是約0.2mm。在此情況，將設置於凹部13c之拘束體30的厚度設計成與散熱基板16c的厚度同程度以上，這係容易。在本例，將凹部13c的深度設定成0.2mm以上，並將厚度0.2mm以上的拘束體30設置於該凹部13c。
自以上，可將拘束體30的面積及厚度作成與散熱基板16c的面積及厚度同程度以上。若拘束體30之線熱膨脹係數與散熱基板16c之線熱膨脹係數相同，與至少不設置拘束體的情況相比，係可抑制桿的翹曲。又，若拘束體30之線熱膨脹係數比散熱基板16c之線熱膨脹係數更小，如在第1實施形態所示可使熱變形所伴隨之半導體雷射元件18與透鏡22之位置變動方向一致。
依此方式，第2實施形態之光模組係將凹部13c設置於桿13，並將拘束體30埋入其中，藉此，可在維持與以往製品同程度之高頻特性與散熱性下減輕追蹤誤差。
第6圖係第3實施形態之光模組的剖面圖。此光模組係包括貫穿桿13之導電端子44。進而，使導電端子44通過之貫穿孔30a被形成於拘束體30。藉此，使拘束體30的面積變大，
而可使拘束體30與桿13的接觸面積變大。例如，可使拘束體30與第2面13b的接觸面積比散熱基板16c與第1面13a的接觸面積大。拘束體30與桿13的接觸面積大時，可使拘束體30拘束桿13之熱變形的力變大。因此，在第3實施形態之光模組的桿13，在高溫時或低溫時，產生比第1、第2實施形態之桿更大的翹曲，而熱變形所伴隨之半導體雷射元件18的位置變動量係變大。
例如，藉由桿13的材料採用冷軋鋼，蓋20的材料採用不銹鋼，可使兩者之線熱膨脹係數的差小至約12ppm。又，將光軸方向之蓋20的長度作成例如5~6mm，並將桿13之光軸方向的長度作成1.2~1.3mm時，因為蓋20之光軸方向的長度係比桿13之光軸方向的長度長，所以蓋20係熱膨脹量變成比桿13更大。在此情況，熱變形所伴隨之透鏡22的位置變動量係比在同條件下之半導體雷射元件18的位置變動量更大。
如上述所示，藉由將拘束體30安裝於桿13，可使半導體雷射元件18與透鏡22之位置變動方向一致。但，透鏡22之位置變動量比半導體雷射元件18的更大。在第3實施形態，因為藉由使拘束體30的面積變大而可使半導體雷射元件18之位置變動量變大，所以可使半導體雷射元件18與透鏡22之相對位置變動量變小。因此，可更減輕追蹤誤差。
第7圖係第4實施形態之光模組之桿等的平面圖。拘束體50被固定於桿13的側面13d。拘束體50係在平面圖上成為環狀。第8圖係第4實施形態之光模組的剖面圖。一點鏈線係
桿13的中央線。此中央線係位於第1面13a與第2面13b的中間。拘束體50係被固定於側面13d中比第1面13a更接近第2面13b的位置。換言之，拘束體50係在桿13的側面13d中被安裝成覆蓋導電端子輸出側，而在熱電冷卻器16側係不安裝。即，將拘束體50設置於比一點鏈線更接近第2面13b側。散熱基板16c與拘束體50之線熱膨脹係數係比桿13之線熱膨脹係數小。
在高溫或低溫時，藉由拘束體50拘束桿13之導電端子輸出側的熱伸縮，可使桿13產生與第1實施形態同方向的翹曲。因此，減輕追蹤誤差。第9圖係在高溫時之第4實施形態之光模組的剖面圖。在第9圖，表示桿13在第1面13a側係大為膨脹，但是在第2面13b側係藉拘束體50限制膨脹。不僅像這樣抑制追蹤誤差之效果，而且因為在第4實施形態的光模組係不需要將凹部設置於桿13等的特殊加工，所以可避免桿13之耗費上漲。
第8圖之拘束體50係只要被固定於側面13d中比與第1面13a之距離和與第2面13b之距離相等的中間位置更接近第2面側，可進行各種的變形。例如，亦可使拘束體與桿的接觸面積比第8圖的情況更減少。
第10圖係第5實施形態之拘束體等的圖。拘束體52係具有拱形的形狀，並被設置於桿13的側面13d側。此拘束體52亦如在第4實施形態之說明所示，被固定於側面13d中比第1面13a更接近第2面13b的位置。如第10圖所示，拘束體52係不是在平面圖上覆蓋桿13的側面整體，而在平面圖上覆蓋桿13之
側面13d的一部分。側面13d中未被拘束體52覆蓋的部分係與光收發器的框體42進行熱接觸。藉此，在安裝拘束體52下，可確保從光模組對框體42之良好的散熱。
第11圖係第6實施形態之光模組的剖面圖。對作為製品之光模組，決定動作溫度範圍。例如，若是在-5℃~80℃動作之製品，中心溫度是37.5℃。若是在-40℃~95℃動作之製品，中心溫度是27.5℃。例如，使製品之動作溫度範圍的中心溫度與是製品之周圍溫度的室溫一致。
在第11圖，表示在蓋20的外側被設置成與透鏡22相對向的光纖32。一般，將光纖設置成在動作溫度範圍的中心溫度可得到耦合效率的尖峰。相對地，第6實施形態之光纖32係被設置於在比動作溫度範圍之中心溫度更低的溫度可得到耦合效率之尖峰的位置。具體而言，光纖32係被固定成在遠離光模組之方向散焦。
第12圖係表示封裝周圍溫度與耦合效率之關係的圖。將所設想之動作溫度範圍的最低溫度當作T1，並將最高溫度當作T2。動作溫度範圍的中心溫度係Tc。Tc係例如約25℃的室溫。以實線所示之「無散焦」的情況係將光纖設置成在是動作溫度之中心的Tc可得到耦合效率的尖峰。
在桿13與拘束體30之接合強度弱的情況等，在低溫時桿13進行熱收縮，拘束體50拘束桿13之熱變形的力變弱。因此，在低溫側減輕追蹤誤差之效果變小，而對周圍溫度的變化之耦合效率的變化變大。因此，在低溫側耦合效率之降低
大。結果，在第12圖之「無散焦」的情況，雖然在中心溫度Tc可得到高的耦合效率，但是溫度降至比Tc更低時，耦合效率急速地降低。
在第12圖以虛線所示之「有散焦」係表示將光纖32固定成在遠離透鏡22之方向散焦的情況之溫度與耦合效率的關係。在有散焦的情況，將光纖32設置成在比動作溫度之中心溫度Tc更低的溫度可得到耦合效率之尖峰的位置。第13圖係在「有散焦」的情況，周圍溫度成為比Tc更低時之光模組的剖面圖。在此情況，因為蓋20係進行熱收縮，所以透鏡22的位置係在桿13的方向變動。隨著，半導體雷射元件18的射出光之聚光點的位置係在往光纖32的方向變動。因為光纖32係進行散焦，所以在低溫側耦合效率上升。而且，耦合效率的尖峰係在比Tc更低溫可得到。
第6實施形態之光模組係考慮到在桿13與拘束體30之接合強度弱的情況等在低溫側耦合效率急速地降低，而將耦合效率的尖峰挪移至低溫側。藉此，可使在動作溫度範圍整體所發生之耦合效率的變化變小。即，可減輕追蹤誤差。
不僅在桿13與拘束體30之接合強度弱的情況，而且在拘束體之材料的特性上拘束桿之熱變形的力弱的情況等，亦因為在低溫側耦合效率急速地降低，所以如上述所示調整光纖之光軸方向的位置係有效。
此外，亦可將上述之各實施形態之光模組的特徵適當地組合，來提高本發明之效果。
10‧‧‧光模組
13‧‧‧桿
13a‧‧‧第1面
13b‧‧‧第2面
16‧‧‧熱電冷卻器
16a‧‧‧帕耳帖元件
16b‧‧‧吸熱基板
16c‧‧‧散熱基板
18‧‧‧半導體雷射元件
20‧‧‧蓋
22‧‧‧透鏡
30‧‧‧拘束體
Claims (10)
- 一種光模組，其特徵為包括：桿，係具有第1面、與和該第1面相反側的第2面；熱電冷卻器，係具有被固定於該第1面之散熱基板；半導體雷射元件，係被安裝於該熱電冷卻器；蓋，係被固定於該第1面，並覆蓋該熱電冷卻器與該半導體雷射元件；透鏡，係被固定於該蓋，其中凹部被形成於與從該透鏡看到之該第1面相對向的該第2面；拘束體，被設置於該凹部；導電端子，係在避開該凹部下貫穿該桿；以及軟性基板，係被固定於該第2面，並與該導電端子以電性連接；該散熱基板與該拘束體之線熱膨脹係數係比該桿之線熱膨脹係數小。
- 如申請專利範圍第1項之光模組，其中該拘束體之線熱膨脹係數係比該散熱基板之線熱膨脹係數小。
- 如申請專利範圍第1項之光模組，其中該拘束體之線熱膨脹係數係比該散熱基板之線熱膨脹係數大。
- 一種光模組，其特徵為包括：桿，係具有第1面、與和該第1面相反側的第2面；熱電冷卻器，係具有被固定於該第1面之散熱基板；半導體雷射元件，係被安裝於該熱電冷卻器；蓋，係被固定於該第1面，並覆蓋該熱電冷卻器與該半導 體雷射元件；透鏡，係被固定於該蓋；拘束體，被設置於與從該透鏡看到之該第1面相對向的該第2面；以及導電端子，貫穿該桿；該散熱基板與該拘束體之線熱膨脹係數係比該桿之線熱膨脹係數小；使該導電端子通過之貫穿孔被形成於該拘束體。
- 如申請專利範圍第4項之光模組，其中該拘束體與該第2面之接觸面積係比該散熱基板與該第1面之接觸面積大。
- 一種光模組，其特徵為包括：桿，係具有第1面、和該第1面相反側的第2面以及側面；熱電冷卻器，係具有被固定於該第1面之散熱基板；半導體雷射元件，係被安裝於該熱電冷卻器；蓋，係被固定於該第1面，並覆蓋該熱電冷卻器與該半導體雷射元件；透鏡，係被固定於該蓋；以及拘束體，係被固定於該側面中比從該透鏡看到之該第1面更接近與該第1面相對向的該第2面的位置；該散熱基板與該拘束體之線熱膨脹係數係比該桿之線熱膨脹係數小；該拘束體係被固定於該側面中比與該第1面之距離和與該第2面之距離相等的中間位置更接近該第2面側。
- 一種光模組，其特徵為包括： 桿，係具有第1面、第2面以及側面；熱電冷卻器，係具有被固定於該第1面之散熱基板；半導體雷射元件，係被安裝於該熱電冷卻器；蓋，係被固定於該第1面，並覆蓋該熱電冷卻器與該半導體雷射元件；透鏡，係被固定於該蓋；以及拘束體，係被固定於該側面中比從該透鏡看到之該第1面更接近與該第1面相對向的該第2面的位置；該散熱基板與該拘束體之線熱膨脹係數係比該桿之線熱膨脹係數小；其中該拘束體係從該透鏡看是成為環狀。
- 一種光模組，其特徵為包括：桿，係具有第1面、第2面以及側面；熱電冷卻器，係具有被固定於該第1面之散熱基板；半導體雷射元件，係被安裝於該熱電冷卻器；蓋，係被固定於該第1面，並覆蓋該熱電冷卻器與該半導體雷射元件；透鏡，係被固定於該蓋；以及拘束體，係被固定於該側面中比從該透鏡看到之該第1面更接近與該第1面相對向的該第2面的位置；該散熱基板與該拘束體之線熱膨脹係數係比該桿之線熱膨脹係數小；其中該拘束體係從該透鏡看是成為拱狀。
- 如申請專利範圍第1至8項中任一項之光模組，其中包括在 該蓋的外側被設置成與該透鏡相對向的光纖；該光纖係被設置於在比動作溫度之中心溫度更低的溫度可得到耦合效率之尖峰的位置。
- 如申請專利範圍第1至8項中任一項之光模組，其中該桿的材料係SPCC；該散熱基板的材料係氮化鋁或氧化鋁；該拘束體的材料係氮化鋁、氧化鋁、科瓦鐵鎳結合金、或因鋼。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015106577A (ja) * | 2013-11-28 | 2015-06-08 | 三菱電機株式会社 | 光通信用半導体パッケージ |
| JP2017139416A (ja) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | 三菱電機株式会社 | 光モジュール |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4803361A (en) * | 1986-05-26 | 1989-02-07 | Hitachi, Ltd. | Photoelectric device with optical fiber and laser emitting chip |
| US5050179A (en) * | 1989-04-20 | 1991-09-17 | Massachusetts Institute Of Technology | External cavity semiconductor laser |
| JP3182171B2 (ja) * | 1991-08-29 | 2001-07-03 | 富士通株式会社 | 光モジュール |
| JP3180701B2 (ja) * | 1997-02-07 | 2001-06-25 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| US6868104B2 (en) * | 2001-09-06 | 2005-03-15 | Finisar Corporation | Compact laser package with integrated temperature control |
| JP4756840B2 (ja) | 2004-09-13 | 2011-08-24 | 三菱電機株式会社 | キャンパッケージ型光半導体装置および光モジュール |
| DE102005036266A1 (de) * | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Gehäuse für ein Laserdiodenbauelement, Laserdiodenbauelement und Verfahren zum Herstellen eines Laserdiodenbauelements |
| US7505495B2 (en) * | 2005-12-30 | 2009-03-17 | Agere Systems Inc. | Optical assembly comprising multiple semiconductor optical devices and an active cooling device |
| JP2007208065A (ja) | 2006-02-02 | 2007-08-16 | Mitsubishi Electric Corp | 光モジュール |
| US20080037601A1 (en) * | 2006-07-07 | 2008-02-14 | Torsana Laser Technologies A/S | Avoiding temperature-related faults of a laser by temperature adjustment |
| CN201327944Y (zh) * | 2008-12-22 | 2009-10-14 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 激光器支撑装置 |
| US8475056B2 (en) * | 2009-07-28 | 2013-07-02 | Jds Uniphase Corporation | Semiconductor device assembly |
| JP2011108937A (ja) | 2009-11-19 | 2011-06-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Ｔｏ−ｃａｎ型ｔｏｓａモジュール |
| US8477822B2 (en) * | 2010-09-01 | 2013-07-02 | Futurewei Technologies, Inc. | Compact transistor outline packaged laser with optical monitoring function |
| JP5724583B2 (ja) * | 2011-04-22 | 2015-05-27 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光送信器および光送信装置 |
| JP6265895B2 (ja) * | 2012-06-22 | 2018-01-24 | 古河電気工業株式会社 | 光素子モジュール |
| JP6076151B2 (ja) | 2012-12-06 | 2017-02-08 | 三菱電機株式会社 | 光モジュール及び光伝送方法 |
| US9625671B2 (en) * | 2013-10-23 | 2017-04-18 | Lasermax, Inc. | Laser module and system |
| CN103537795B (zh) * | 2013-10-29 | 2016-03-30 | 西安炬光科技股份有限公司 | 高功率半导体激光器加工系统 |
| US20190089126A1 (en) * | 2017-09-20 | 2019-03-21 | Phononic, Inc. | Transistor outline (to) can package with integrated thermoelectric cooler |
| DE102019107146B4 (de) * | 2019-01-30 | 2021-02-25 | Jenoptik Optical Systems Gmbh | Athermale Laseroptik aus Kunststoff |
-
2018
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015106577A (ja) * | 2013-11-28 | 2015-06-08 | 三菱電機株式会社 | 光通信用半導体パッケージ |
| JP2017139416A (ja) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | 三菱電機株式会社 | 光モジュール |
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| WO2019155602A1 (ja) | 2019-08-15 |
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