WO2024171421A1 - 光モジュール - Google Patents

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WO2024171421A1
WO2024171421A1 PCT/JP2023/005618 JP2023005618W WO2024171421A1 WO 2024171421 A1 WO2024171421 A1 WO 2024171421A1 JP 2023005618 W JP2023005618 W JP 2023005618W WO 2024171421 A1 WO2024171421 A1 WO 2024171421A1
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WO
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optical
heater
thermistor
monitor
temperature
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Application number
PCT/JP2023/005618
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English (en)
French (fr)
Inventor
純一 鈴木
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/02208—Mountings; Housings characterised by the shape of the housings
    • H01S5/02212—Can-type, e.g. TO-CAN housings with emission along or parallel to symmetry axis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management

Definitions

  • This disclosure relates to optical modules.
  • optical communication modules As the capacity of optical communication systems increases, there is a demand for more advanced optical communication modules used in such systems. Some of the more sophisticated optical communication modules require not only the application of current to a semiconductor laser, but also many other functions such as a temperature monitor or temperature regulator for temperature adjustment, an optical output monitor or an oscillation wavelength monitor.
  • Patent Document 1 shows a laser module in which a laser (LD), a photodetector (PD) that monitors light emitted from a rear end face of the laser, a thermistor that monitors light emitted from the rear end face of the laser and transmitted through an etalon, a thermistor that detects the temperature of the laser, and a first Peltier element and a second Peltier element each having terminals for applying current and connected in series or parallel to a pair of input terminals for an external signal provided on the module are housed in a package.
  • LD laser
  • PD photodetector
  • the laser module shown in Patent Document 1 eight terminals for exchanging electrical signals between the inside and outside of the package are shown in an oblique view that shows the main structure in more detail, but the relationship between the terminals and the components housed inside the package is not shown.
  • at least six terminals are required: a laser, two light receiving elements, a terminal for the thermistor, and a ground terminal.
  • the optical communication module there is a demand for the optical communication module to be made more sophisticated by adding further functions, and at the same time, for the optical communication module to be made more compact.
  • the miniaturization of optical communication modules is also limited by the number of terminals that exchange electrical signals between the inside and outside of the package.
  • the present disclosure has been made in consideration of the above points, and aims to miniaturize an optical module equipped with a semiconductor laser and having a heater and a thermistor inside the package.
  • the optical module comprises: a package constituted by a stem and a cylindrical windowed cap having an open end face of a side wall portion fixed in contact with the peripheral end of the inner flat surface of the stem; a semiconductor laser housed in the package and emitting laser light from the window of the windowed cap; an optical monitor housed in the package and receiving the laser light from the semiconductor laser and monitoring the laser light from the semiconductor laser; a temperature regulator housed in the package and controlling the temperature applied to the semiconductor laser and the optical monitor when a monitored value from the optical monitor deviates from a set monitored value; a temperature regulator housed in the package and controlling the temperature of the semiconductor laser and the temperature of the optical monitor; a heater housed in the package; and a temperature regulator housed in the package and electrically parallel to the heater.
  • the device includes a thermistor connected in a row, a laser lead pin that is electrically insulated from the stem and passes through the stem, and an electrode of a semiconductor laser is connected to the inner lead portion exposed from the inner flat surface of the stem, a monitor lead pin that is electrically insulated from the stem and passes through the stem, and an output end of an optical monitor is connected to the inner lead portion exposed from the inner flat surface of the stem, a temperature regulator lead pin that is electrically insulated from the stem and passes through the stem, and an electrode of a temperature regulator is connected to the inner lead portion exposed from the inner flat surface of the stem, a heater and thermistor shared lead pin that is electrically insulated from the stem and passes through the stem, and one end of a heater and one end of a thermistor are connected to the inner lead portion exposed from the inner flat surface of the stem, and a ground lead pin that is electrically connected to the stem.
  • the heater and thermistor housed in the package are electrically connected in parallel, and the lead pins for the heater and thermistor are shared, making it possible to reduce the size.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a state in which a cap is removed in the optical module according to the first embodiment
  • FIG. 1 is a perspective view showing an optical module according to a first embodiment
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 2 is a block diagram showing an optical monitor in the optical module according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing an optical monitor in the optical module according to the first embodiment
  • FIG. 1 is a schematic block diagram showing an optical module device according to a first embodiment
  • 3A and 3B are circuit diagrams of a heater and a thermistor in the optical module according to the first embodiment, and diagrams showing the relationship between lead pins.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the temperature of a thermistor and the parallel resistance value of a heater and the thermistor in the optical module according to the first embodiment.
  • FIG. 11A and 11B are circuit diagrams of a heater and a thermistor in an optical module according to a reference example, and diagrams showing the relationship between lead pins.
  • FIG. 13 is a diagram showing resistance values versus temperature of a heater in an optical module according to a reference example.
  • 11 is a diagram showing the relationship between the temperature and the resistance value of a thermistor in the optical module according to the reference example.
  • 11A and 11B are circuit diagrams of a heater and a thermistor in an optical module according to a second embodiment, and diagrams showing the relationship between lead pins.
  • 13 is a circuit diagram of a heater and a thermistor in a modified example of the optical module according to the second embodiment, and a diagram showing the relationship between the heater and the thermistor and the lead pins
  • Embodiment 1 An optical module according to a first embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the optical module according to the first embodiment is suitable for use as a light source module for digital coherent communication.
  • the optical module according to the first embodiment is an example applied to a TO-CAN type optical transmission module for optical communications.
  • the optical module according to the first embodiment is an optical module equipped with a single-wavelength semiconductor laser.
  • the optical module according to the first embodiment is an optical module having a function of adjusting the temperature of a semiconductor laser, and a function of monitoring the optical output and oscillation wavelength from the semiconductor laser. Therefore, the following description will be given taking as an example a TO-CAN type optical transmission module for optical communications that includes a single-wavelength semiconductor laser.
  • the optical module of embodiment 1 includes a package 1 consisting of a stem 11 and a windowed cap 12 (hereinafter referred to as the cap), a temperature regulator 2, a base 3, a submount for a semiconductor laser (hereinafter referred to as the submount) 4, a semiconductor laser 5, an optical monitor 6, a heater 7, a thermistor 8, a plurality of lead pins P2 to P7, and a ground lead pin P1.
  • a package 1 consisting of a stem 11 and a windowed cap 12 (hereinafter referred to as the cap), a temperature regulator 2, a base 3, a submount for a semiconductor laser (hereinafter referred to as the submount) 4, a semiconductor laser 5, an optical monitor 6, a heater 7, a thermistor 8, a plurality of lead pins P2 to P7, and a ground lead pin P1.
  • wires electrically connecting the components 2, 5, 6, 7, and 8 to the lead pins P1 to P6 are omitted in FIGS.
  • the stem 11 is made of a metal and has a disk shape.
  • the shape of the stem 11 is not limited to a disk shape, but may be a cylinder or a square prism, or may be a flat plate having an inner flat surface 11a and an outer flat surface 11b parallel to the inner flat surface 11a.
  • An inner flat surface 11a of the stem 11 is a mounting surface, which is an area for mounting components.
  • the stem 11 is a metal disk having a diameter of 5.6 mm.
  • the cap 12 is a metallic lens cap that is formed from a metal in a cylindrical shape having an open end, a bottom portion and a side wall portion, and an outer diameter slightly smaller than the diameter of the stem 11 .
  • the cap 12 has an opening at the center of its bottom, which is a window 13, in which a flat piece of glass or a lens is mounted.
  • the window 13, which is a flat glass or lens, is attached to an opening formed in the bottom portion by bonding with an adhesive or by melting so that airtightness is maintained inside and outside the cap.
  • the end face of the side wall portion of the cap 12 is in contact with the peripheral end of the inner flat surface 11a of the stem 11 and is joined and fixed by electric welding.
  • the interior enclosed by the stem 11 and the cap 12 is filled with an inert gas or is in a vacuum state, and the semiconductor laser 5 is hermetically sealed, isolating it from the outside air. From the window 13, the semiconductor laser 5 emits a forward laser beam Lf.
  • the stem 11 and the cap 12 constitute a TO-CAN type package.
  • the temperature regulator 2 is housed in a package and placed on the stem 11 .
  • the temperature regulator 2 has a flat lower surface 2a and a flat upper surface 2b parallel to the lower surface 2a, the lower surface 2a being fixed to the inner flat surface 11a of the stem 11 by solder or a conductive adhesive, and the upper surface 2b being the mounting surface.
  • the upper surface 2b will be referred to as the mounting surface.
  • the temperature regulator 2 heats or cools the mounting surface 2b by passing a current therethrough.
  • the temperature regulator 2 When the monitor value from the optical monitor 6 deviates from the set monitor value, the temperature regulator 2 performs control to change the temperature applied to the semiconductor laser 5 and the optical monitor 6 . That is, the temperature regulator 2 regulates the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6 .
  • the temperature regulator 2 is a thermoelectric cooler (TEC) constituted by a Peltier element.
  • the base 3 is placed on the mounting surface 2b of the temperature controller 2 and is an L-shaped metal component having a flat portion 3a whose upper and lower surfaces are flat, and a vertical portion 3b whose vertical surface is flat and formed integrally with the flat portion 3a, and a step portion having a mounting surface 3c which is a horizontal surface is formed on the opposite side to the vertical surface of the vertical portion 3b.
  • the lower surface of the flat portion 3a of the base 3 is fixed to the mounting surface 2b of the temperature regulator 2 by solder or a conductive adhesive.
  • a semiconductor laser 5 is mounted and fixed on the vertical surface of the vertical portion 3 b of the base 3 via a submount 4 for the semiconductor laser.
  • the semiconductor laser 5 is fixed to the vertical surface of the vertical portion 3 b of the base 3 so that the optical axis of the forward laser light Lf and the optical axis of the backward laser light Lb of the semiconductor laser 5 coincide with the central axis of the stem 11 .
  • the submount 4 is configured, for example, by a base made of a dielectric material such as aluminum nitride (AlN) on whose surface a metal wiring layer is patterned.
  • An optical monitor 6 is placed and fixed on the upper surface of the flat portion 3 a of the base 3 .
  • the optical monitor 6 is fixed to the upper surface of the flat portion 3 a of the base 3 so as to receive the rear laser light Lb from the semiconductor laser 5 .
  • the optical monitor 6 is disposed at an angle where it can receive the rear laser light Lb from the semiconductor laser 5 .
  • the angle at which the maximum coupling efficiency of the optical coupler 61 (see Figures 4 and 5) in the optical monitor 6 for the rear laser light Lb of the semiconductor laser 5 is obtained is 90 degrees with respect to the plane 6a of the optical monitor 6, then the optical monitor 6 is positioned at an angle of 90 degrees; if the angle is 80 degrees, then the optical monitor 6 is positioned at an angle of 80 degrees.
  • the angle between the upper surface of the flat portion 3a of the base 3 and the vertical surface of the vertical portion 3b of the base 3 is set to 90 degrees. Furthermore, when the angle of the optical monitor 6 relative to the rear laser light Lb of the semiconductor laser 5 is set to 80 degrees, the upper surface of the flat portion 3a of the base 3 may be inclined, and the angle between the upper surface of the flat portion 3a of the base 3 and the vertical surface of the vertical portion 3b of the base 3 may be set to 80 degrees.
  • the semiconductor laser 5 is mounted and fixed on the vertical surface 3b of the base 3, and the optical monitor 6 is mounted and fixed on the flat surface 3a of the base 3.
  • the semiconductor laser 5 and the optical monitor 6 may be housed inside the package 1, and may be arranged so that the forward laser light Lf of the semiconductor laser 5 is emitted to the outside of the package 1, and the rearward laser light Lb of the semiconductor laser 5 is received by the optical monitor 6.
  • a thermistor 8 is placed and fixed on a placement surface 3 c of the stepped portion of the base 3 .
  • the base 3 conducts heat from the mounting surface 2 b of the temperature regulator 2 through the submount 4 to regulate the temperature of the semiconductor laser 5 , that is, to heat or cool the semiconductor laser 5 .
  • the base 3 conducts heat from the mounting surface 2 b of the temperature regulator 2 to adjust the temperature of the optical monitor 6 , that is, to heat or cool the optical monitor 6 .
  • the semiconductor laser 5 and the optical monitor 6, whose temperature is adjusted by the temperature regulator 2 are arranged vertically on the base 3, the area occupied by the semiconductor laser 5 and the optical monitor 6 on the mounting surface 2b of the temperature regulator 2 can be reduced, and as a result, the temperature regulator 2 can be made more compact, and the optical module can be made more compact.
  • a thermistor 8 is also housed within the package 1 to measure the temperature inside the package 1 .
  • the thermistor 8 is housed in the package 1 in order to perform temperature control by the temperature regulator 2 with high precision and to improve the functionality of the optical module. That is, in advance of preparation for operating the optical module, the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6 are detected by the thermistor 8, whereby the relationship between the target value of the monitor value based on the laser light from the semiconductor laser 5 and the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6 can be known with higher accuracy.
  • the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6 using the thermistor 8 can be known with greater accuracy.
  • the thermistor 8 is mounted and fixed on the mounting surface 3 c of the stepped portion of the base 3 , so that the temperature of the base 3 , that is, the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6 can be measured and detected.
  • the thermistor 8 is mounted and fixed on the mounting surface 3c of the stepped portion of the base 3, it may be mounted and fixed on a portion other than the mounting surface 3c of the stepped portion of the base 3, on the mounting surface 2b of the temperature regulator 2, or on the inner flat surface 11a of the stem 11. In short, it is only necessary that the thermistor 8 is housed within the package 1, measures the temperature inside the package 1, and detects the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6 from the measurement result.
  • the semiconductor laser 5 is a single-wavelength semiconductor laser, i.e., a single-mode laser that oscillates at a single wavelength.
  • a single-wavelength semiconductor laser for example, a distributed feedback (DFB) laser diode element (chip) or a distributed Bragg reflector (DBR) laser diode element (chip) is used.
  • the semiconductor laser 5 emits a forward laser beam Lf from the emission surface and a backward laser beam Lb from the rear surface.
  • the forward laser beam Lf is used for optical communication, and the backward laser beam Lb is monitored.
  • the light intensity varies with the drive current supplied, and also varies with the temperature of the laser itself. In general, the lower the temperature, the greater the light output. Furthermore, the oscillation wavelength of the laser light from a single-wavelength semiconductor laser varies depending on the temperature of the laser and Joule heat caused by the drive current. Therefore, in the first embodiment, the rear laser light Lb from the semiconductor laser 5 is monitored by the optical monitor 6, and the temperature of the semiconductor laser 5 is adjusted by the temperature regulator 2 to maintain the wavelength of the laser light emitted from the semiconductor laser 5 constant.
  • the optical monitor 6 outputs a monitor value for controlling the temperature regulator 2 to change the temperature applied to the semiconductor laser 5 and the optical monitor 6 to a control unit 9 (see FIG. 6 ) that controls the temperature regulator 2 .
  • the control unit 9 controls the temperature regulator 2, the semiconductor laser 5, the optical monitor 6, and the heater 7.
  • the control unit 9 exchanges signals with each of the semiconductor laser 5, the optical monitor 6, and the temperature regulator 2, and controls the current and voltage to each of the semiconductor laser 5, the optical monitor 6, and the temperature regulator 2, thereby controlling the light intensity and wavelength of the laser light from the semiconductor laser 5.
  • the control unit 9 receives temperature information obtained by the thermistor 8 in advance preparation, and receives temperature information obtained by the thermistor 8 periodically, cyclically, or randomly during operation of the optical module.
  • the optical monitor 6 measures the light intensity of the rear laser light Lb from the semiconductor laser 5, and obtains an optical power monitor value Ip, which is one of the monitor values consisting of a current value for controlling the value of the drive current to the semiconductor laser 5 so that the optical output of the semiconductor laser 5 becomes a target value, and also obtains a wavelength monitor value I ⁇ , which is one of the monitor values consisting of a current value used to control the value of the current supplied to the temperature regulator 2 so that the wavelength of the laser light from the semiconductor laser 5 becomes a target value.
  • the optical monitor 6 constitutes a part of a wavelength locker for controlling the wavelength of the laser light from the semiconductor laser 5 .
  • the temperature regulator 2 heats the mounting surface 2b in accordance with the value of the supplied current to increase the temperature applied to the semiconductor laser 5 and the optical monitor 6, and when the optical power monitor value Ip is smaller than the current setting value, the temperature regulator 2 cools the mounting surface 2b in accordance with the value of the supplied current to decrease the temperature applied to the semiconductor laser 5 and the optical monitor 6, under control of the control unit 9.
  • the current setting value is set, for example, to ⁇ 10% of the target value Ip_target of the optical power monitor value Ip when a drive current that sets the optical output of the semiconductor laser 5, i.e., the optical intensity, to the target value is supplied to the semiconductor laser 5.
  • the temperature regulator 2 changes the temperature of the mounting surface 2b in accordance with the value of the current supplied, thereby changing the temperature applied to the semiconductor laser 5 and the optical monitor 6.
  • the temperature regulator 2 heats the mounting surface 2b in accordance with the value of the current supplied to increase the temperature applied to the semiconductor laser 5 and the optical monitor 6, and when the wavelength monitor value I ⁇ /Ip is smaller than the wavelength set value, the temperature regulator 2 cools the mounting surface 2b in accordance with the value of the current supplied to decrease the temperature applied to the semiconductor laser 5 and the optical monitor 6.
  • the wavelength set value is set, for example, to ⁇ 10% of a target value I ⁇ _target of the wavelength monitor value I ⁇ /Ip when the wavelength ⁇ LD of the laser light from the semiconductor laser 5 is set to a target value ⁇ _target.
  • the optical monitor 6 includes an optical coupler 61, a splitter 62, a first optical receiver 63, an optical filter 64, a second optical receiver 65, and optical waveguides 661 to 665.
  • the optical monitor 6 is, for example, a planar waveguide type optical monitor using a silicon photonics chip formed by integrating an optical coupler 61, a splitter 62, a first optical receiver 63, an optical filter 64, a second optical receiver 65, and optical waveguides 661 to 665 on the flat surface of a silicon (Si) substrate 6A.
  • the optical waveguides 661 to 665 are silicon waveguides made of silicon.
  • the optical coupler 61 receives the backward laser light Lb from the semiconductor laser 5 , and couples the backward laser light Lb, which is incident perpendicularly to the flat surface 6 a of the optical monitor 6 , to the optical waveguide 661 .
  • the optical coupler 61 is, for example, a grating coupler.
  • the grating coupler has a function of coupling the backward laser light Lb from the semiconductor laser 5 coming from above the flat surface 6a of the optical monitor 6 to the optical waveguide 661, so that the flat surface 6a of the optical monitor 6 and the semiconductor laser 5 are arranged by the base 3 at an angle that provides the maximum coupling efficiency of the grating coupler.
  • the optical coupler 61 may be an elephant coupler.
  • a grating coupler is preferable for the optical coupler 61 in this example because it can increase the optical mode and has the advantage of being less position-dependent than end face coupling of a waveguide.
  • the splitter 62 splits the backward laser light Lb from the semiconductor laser 5 received by the optical coupler 61 and transmitted via the optical waveguide 661 into two laser lights.
  • the splitter 62 is, for example, a directional coupler, a multi-mode interference (MMI) or a Y-branch waveguide.
  • MMI multi-mode interference
  • the splitter 62 is an MMI.
  • the first optical receiver 63 receives the rearward laser light Lb from the semiconductor laser 5 via the optical coupler 61, receives one of the laser lights branched off from the branching filter 62 via the optical waveguide 662, performs photoelectric conversion on the received light, and outputs a current corresponding to the rearward laser light Lb from the semiconductor laser 5 to the output end as a first monitor value.
  • the first photodetector 63 directly converts the backward laser light Lb from the semiconductor laser 5 coupled by the optical coupler 61 into a current, and therefore functions as an optical power monitor for the semiconductor laser 5 .
  • the current value Ip of the current obtained from the first optical receiver 63 is the optical power monitor value Ip which indicates the optical output of the laser light from the semiconductor laser 5, i.e., the optical intensity, by a current value, and the first optical receiver 63 outputs the optical power monitor value Ip to the output terminal as the first monitor value.
  • the first light receiver 63 is a waveguide type light receiver or a surface incidence type light receiver, and in this example, a photodiode that is a SiGe (silicon germanium) light receiver is used.
  • the optical filter 64 receives the backward laser light Lb from the semiconductor laser 5 via the optical coupler 61 , and receives the other laser light branched from the branching filter 62 via the optical waveguide 663 .
  • the optical filter 64 is a variable-phase optical filter having a temperature dependency of wavelength. That is, the peak value of the wavelength of the laser light output from the optical filter 64 has temperature dependency such that it shifts to the longer wavelength side as the temperature of the optical filter 64 increases.
  • the optical filter 64 is a ring resonator, and in this example, the ring resonator is used as a filter having periodic characteristics. It should be noted that the optical filter 64 is not limited to a ring resonator filter. Ideally, the optical filter 64 should be a filter that has no temperature dependency. However, in general, the temperature dependence is difficult to make zero, and a filter having temperature dependence that shifts to the longer wavelength side as the temperature increases, or a filter having temperature dependence that shifts to the shorter wavelength side as the temperature increases may also be used.
  • a Mach-Zehnder interferometer MZ interferometer
  • DBR Distributed Bragg Reflector
  • a ring resonator 64a is used as the optical filter 64, and hereinafter the ring resonator 64a will be referred to as a ring resonator filter.
  • the ring resonator filter 64a is composed of an optical waveguide forming a closed loop.
  • the optical waveguide 663 connected to the other output end of the splitter 62 is the input side
  • the optical waveguide 664 connected to the input end of the second photodetector 65 is the output side.
  • the optical waveguides forming a closed loop that constitute the ring resonator filter 64a are coupled to the input side optical waveguide 663 and the output side optical waveguide 664 that is continuous with the optical waveguide 663, causing resonance within the closed loop optical waveguide, thereby functioning as a filter.
  • the ring resonator filter is also coupled to another output side optical waveguide 665 arranged opposite the output side optical waveguide 664 with respect to the ring resonator filter 64a.
  • the optical waveguide forming a closed loop that constitutes the ring resonator filter 64a is a silicon waveguide made of silicon.
  • the optical waveguide forming the closed loop has a diameter of about 100 ⁇ m, which is very small and allows for miniaturization, and also makes it possible to suppress the influence of the temperature gradient due to the environmental temperature of the ring resonator filter 64a.
  • the second light receiver 65 either a photodiode 65a that is connected to the ring resonator filter 64a via the output side optical waveguide 664, i.e., coupled, and receives the transmitted light from the ring resonator filter 64a, or a photodiode 65b that is connected to the ring resonator filter 64a via the other output side optical waveguide 665 arranged opposite the optical waveguide 664, i.e., coupled, and receives the transmitted light from the ring resonator filter 64a, is used.
  • the output side optical waveguide 664 and the other output side optical waveguide 665 are arranged opposite to the ring resonator filter 64a, so the intensity versus phase of the current flowing through the photodiode 65a connected to the through port of the output side optical waveguide 664 shows an inverted characteristic with respect to the intensity versus phase of the current flowing through the photodiode 65b connected to the drop port of the other output side optical waveguide 665.
  • the intensity of the phase of the current flowing through each of the photodiodes 65a and 65b inverts from 1 to 0 and from 0 to 1 every 2 ⁇ , and when the intensity of the phase of the current flowing through one photodiode 65a indicates 1, the intensity of the phase of the current flowing through the other photodiode 65b indicates 0. Conversely, when the intensity of the phase of the current flowing through one photodiode 65a indicates 0, the intensity of the phase of the current flowing through the other photodiode 65b indicates 1.
  • the gradient of the intensity of the current flowing through the photodiode 65a is similar to the gradient of the intensity of the current flowing through the photodiode 65b. Therefore, it is sufficient to use either the photodiode 65a or the photodiode 65b as the second light receiver 65.
  • the output from the second photoreceiver 65 is a laser light that is obtained by optical coupler 61 receiving, i.e. combining, the other laser light split by splitter 62 and filtered by ring resonator filter 64a, which is a phase-variable optical filter 64.
  • the laser light that resonates with the rear laser light Lb is converted into a current, so that when the wavelength of the rear laser light Lb changes, the current value from the second photoreceiver 65 also changes according to the wavelength dependency of ring resonator filter 64a.
  • the current value I ⁇ of the current obtained from the second photodetector 65 can be used as the wavelength monitor value I ⁇ used to obtain the wavelength monitor value I ⁇ /Ip of the semiconductor laser 5, and the ring resonator filter 64a and the second photodetector 65 function as a wavelength monitor for the semiconductor laser 5.
  • the current value I ⁇ of the current obtained from the second optical receiver 65 is the wavelength monitor value I ⁇ , and the second optical receiver 65 outputs the optical power monitor value Ip to the output terminal as a second monitor value.
  • the wavelength monitor value I ⁇ that is, the current value I ⁇ obtained from the second light receiver 65, changes not only with the wavelength of the backward laser light Lb of the semiconductor laser 5 but also with the light intensity of the backward laser light Lb. Therefore, by dividing the wavelength monitor value I.lambda. by the optical power monitor value Ip, a wavelength monitor value I.lambda./Ip based only on the wavelength of the backward laser light Lb can be obtained.
  • the temperatures of the semiconductor laser 5 and the optical monitor 6 are adjusted by the heat from the mounting surface 2 b of the temperature regulator 2 via the base 3 , the temperature rise in the semiconductor laser 5 and the temperature rise in the optical monitor 6 are the same.
  • the wavelength monitor value I ⁇ /Ip exhibits a straightforward wavelength dependency.
  • the wavelength monitor value I ⁇ /Ip has a downward slope.
  • the optical filter 64 further includes a phase modulator 64b disposed on an optical waveguide forming a closed loop that constitutes the ring resonator filter 64a.
  • the phase modulator 64b is a heater 7 in this example.
  • the position of the peak wavelength ⁇ filt of the ring resonator filter 64a that is, the position of the peak of the current value I ⁇ obtained from the second photodetector 65, generally varies from one ring resonator filter 64a to another due to manufacturing errors.
  • the phase modulator 64b controls the ring resonator filter 64a, that is, adjusts the position of the peak wavelength ⁇ filt by the ring resonator filter 64a.
  • the current supplied to the heater 7, which is the phase modulator 64b, is the target value Ih_target of the current supplied to the heater 7 to obtain the peak wavelength ⁇ filt in the ring resonator filter 64a when the semiconductor laser 5 produces an optical output in which the wavelength ⁇ LD reaches the target value ⁇ _target and the optical intensity reaches the target value Ip_target of the optical power monitor value Ip, which were obtained in advance of preparations for operating the optical module.
  • the ring resonator filter 64a is heated by the heater 7 serving as the phase modulator 64b to adjust the temperature in the ring resonator filter 64a so that the target value I ⁇ _target becomes the wavelength monitor value I ⁇ /Ip suitable for control.
  • the target value I ⁇ _target for controlling the ring resonator filter 64a is determined by adjusting the temperature of the ring resonator filter 64a using the phase modulator 64b so that it becomes a wavelength monitor value I ⁇ /Ip near the median value in the region where the slope of the wavelength dependency is large with respect to the change in the temperature of the optical monitor 6, in other words, the temperature of the ring resonator filter 64a.
  • the optical monitor 6 does not have to be a planar waveguide type optical monitor using a silicon photonics chip, but may be a planar waveguide type optical monitor in which an optical coupler 61, a splitter 62, a first optical receiver 63, an optical filter 64, a second optical receiver 65, and optical waveguides 661 to 665 are integrated on the plane of an indium phosphide (InP) substrate 6A, which is a compound semiconductor.
  • InP indium phosphide
  • the optical monitor 6 may be a planar waveguide type optical monitor in which an optical coupler 61, a splitter 62, a first optical receiver 63, an optical filter 64, a second optical receiver 65, and optical waveguides 661 to 665 are integrated on the plane of a substrate 6A made of a glass material.
  • the optical coupler 61, the splitter 62, the first optical receiver 63, the optical filter 64, the second optical receiver 65, and the optical waveguides 661 to 665 do not necessarily have to be integrated, and individual components may be modularized.
  • the first photodetector 63 and the second photodetector 65 may be InP photodetectors.
  • the heater 7 serving as the phase modulator 64b is disposed on the upper surface of the optical monitor 6 via a heat insulating layer 6B.
  • the heat insulating layer 6B is a silicon oxide (SiO 2 ) layer formed on the substrate 6A of the optical monitor 6 so as to cover the optical coupler 61, the splitter 62, the first optical receiver 63, the optical filter 64, the second optical receiver 65 and the optical waveguides 661 to 665. If the optical monitor 6 has sufficient thermal insulation properties, the amount of heat generated by the heater 7 is small, and the effect on the thermistor 8 is small, the thermal insulation layer 6B may be omitted.
  • the heater 7 is arranged on the upper surface of the optical monitor 6 , it may be arranged on the base 3 , the mounting surface 2 b of the temperature regulator 2 , or the inner flat surface 11 a of the stem 11 .
  • the heater 7 is housed within the package 1, heats the inside of the package 1, has little effect on the thermistor 8, and can directly or indirectly adjust the temperature of the ring resonator filter 64a in the optical monitor 6.
  • the temperature regulator 2, the semiconductor laser 5, the optical monitor 6 and the heater 7 are controlled by a control unit 9 as shown in FIG.
  • the control unit 9 receives temperature information from the thermistor 8, i.e., detection information on the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6, and during operation of the optical module, the control unit 9 receives the detection information on the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6 periodically, cyclically or randomly.
  • the control unit 9 inputs the optical power monitor value Ip from the first optical receiver 63 of the optical monitor 6 to the semiconductor laser 5, and controls the drive current to the semiconductor laser 5 so that the optical power monitor value Ip falls within a range of ⁇ 10% of the target value Ip_target of the optical power monitor value, which is the current setting value.
  • the control unit 9 controls the current supplied to the temperature regulator 2 so that the optical power monitor value Ip from the first optical receiver 63 of the optical monitor 6 falls within a current setting value range of ⁇ 10% of the target value Ip_target of the optical power monitor value.
  • the control unit 9 supplies a current to the temperature regulator 2 for heating the mounting surface 2b of the temperature regulator 2, and when the optical power monitor value Ip is smaller than the current setting value, the control unit 9 supplies a current to the temperature regulator 2 for cooling the mounting surface 2b of the temperature regulator 2.
  • the temperature regulator 2 controls so that if the optical power monitor value Ip indicated by the current obtained by the first photodetector 63 is greater than the current setting value, the temperature applied to the semiconductor laser 5 and the optical monitor 6 is increased, and if the optical power monitor value Ip is less than the current setting value, the temperature regulator 2 controls so that the temperature applied to the semiconductor laser 5 and the optical monitor 6 is decreased.
  • the control unit 9 also receives the optical power monitor value Ip from the first optical receiver 63 of the optical monitor 6 and the wavelength monitor value I ⁇ from the second optical receiver 65 of the optical monitor 6, calculates the wavelength monitor value I ⁇ /Ip from the input optical power monitor value Ip and wavelength monitor value I ⁇ , and controls the current supplied to the temperature regulator 2 so that the wavelength monitor value I ⁇ /Ip falls within a wavelength setting range of ⁇ 10% of the target value I ⁇ _target of the wavelength monitor value I ⁇ /Ip when the wavelength ⁇ LD of the laser light from the semiconductor laser 5 is set to the target value ⁇ _target.
  • the control unit 9 supplies a current to the temperature regulator 2 for changing the temperature of the mounting surface 2b.
  • the control unit 9 supplies a current to the temperature regulator 2 for heating the mounting surface 2 b of the temperature regulator 2
  • the control unit 9 supplies a current to the temperature regulator 2 for cooling the mounting surface 2 b of the temperature regulator 2.
  • the temperature regulator 2 controls so that if the optical power monitor value Ip indicated by the current obtained by the first optical receiver 63 and the wavelength monitor value I ⁇ /Ip indicated by the current obtained by the second optical receiver 65 are greater than the wavelength set value, the temperature applied to the semiconductor laser 5 and the optical monitor 6 is increased, and if the wavelength monitor value I ⁇ /Ip is smaller than the wavelength set value, the temperature regulator 2 controls so that the temperature applied to the semiconductor laser 5 and the optical monitor 6 is decreased.
  • the temperature regulator 2 also increases the drive current supplied to the semiconductor laser 5 when the wavelength monitor value I ⁇ /Ip is greater than the wavelength setting value and raises the temperature applied to the semiconductor laser 5 and the optical monitor 6, thereby increasing the drive current supplied to the semiconductor laser 5 when the optical power monitor value Ip is smaller than the current setting value, and decreases the drive current supplied to the semiconductor laser 5 when the wavelength monitor value I ⁇ /Ip is smaller than the wavelength setting value and lowers the temperature applied to the semiconductor laser 5 and the optical monitor 6, thereby decreasing the drive current supplied to the semiconductor laser 5 when the optical power monitor value Ip is greater than the current setting value.
  • the control unit 9 supplies a current of a target value Ih_target to the heater 7, which serves as a phase modulator 64b for the optical filter 64, when the optical intensity of the laser light from the semiconductor laser 5 becomes the target value and the optical output of the laser light with the wavelength ⁇ LD of the laser light from the semiconductor laser 5 becomes the target value ⁇ _target is obtained.
  • the heater 7 heats the optical monitor 6, specifically, the ring resonator filter 64a, thereby adjusting the temperature of the ring resonator filter 64a.
  • the control unit 9 and the optical monitor 6 constitute a wavelength locker for controlling the wavelength of the laser light from the semiconductor laser 5 .
  • the optical module and the control unit 9 constitute an optical module device.
  • the semiconductor laser 5, optical monitor 6, temperature regulator 2, heater 7, and thermistor 8 are each electrically connected to lead pins P1 to P6 by wires (not shown) such as gold wires by wire bonding in order to exchange signals with a control unit 9.
  • wires such as gold wires by wire bonding
  • Each of the lead pins P1 to P6 passes through a through hole formed at a set position in the stem 11, and is fixed to the stem 11 by sealing glass that is filled and solidified between the lead pins P1 to P6 and the through holes.
  • the sealing glass electrically insulates each of the lead pins P1 to P6 from the stem 11 and maintains airtightness.
  • ground lead pin P7 One end face of the ground lead pin P7 is in contact with the outer flat surface 11b of the stem 11 and joined thereto by electric welding or brazing, so that the ground lead pin P7 is fixed to the stem 11.
  • the ground lead pin P7 is electrically grounded, and the stem 11 is set to the ground potential by the ground lead pin P7, that is, the stem 11 also serves as a ground node.
  • the optical module according to the first embodiment requires a total of seven lead pins, six lead pins P1 to P6 for each component and one ground lead pin P7, making it possible to configure the optical module with a small number of lead pins. As a result, it is possible to use a standard CAN package with a diameter of 5.6 mm, which has a maximum number of lead pins of seven, thereby achieving miniaturization.
  • connection of the inner lead portions of the lead pins P1 to P6 exposed from the inner flat surface 11a of the stem 11 is, for example, as follows: However, the relationship between the lead pins P1 to P6 and each component is shown as an example, and is not limited to this.
  • the lead pin P1 is connected to one electrode of the semiconductor laser 5 and transmits a drive current from the control unit 9 to the semiconductor laser 5.
  • the lead pin P1 is a laser lead pin for the semiconductor laser 5.
  • the lead pins P2 and P3 are connected to a pair of electrodes, i.e., a positive electrode and a negative electrode, of the temperature regulator 2, and transmit a current supplied from the control unit 9 to the temperature regulator 2.
  • the lead pins P2 and P3 are temperature regulator lead pins for the temperature regulator 2.
  • the lead pins P4 and P5 are connected to the output terminals of the optical monitor 6 and transmit the monitor values from the optical monitor 6 to the control unit 9.
  • the lead pins P4 and P5 are monitor lead pins for the optical monitor 6.
  • the lead pin P 4 is connected to the output end of the first optical receiver 63 of the optical monitor 6 , and transmits a current indicating the optical power monitor value Ip from the first optical receiver 63 to the control unit 9 .
  • the lead pin P 5 is connected to the output end of the second photoreceiver 65 of the optical monitor 6 , and transmits a current indicating the wavelength monitor value I ⁇ from the second photoreceiver 65 to the control unit 9 .
  • the lead pin P6 is a common heater/thermistor lead pin to which one end of the heater 7 and one end of the thermistor 8 are connected.
  • the other end of the heater 7 and the other end of the thermistor 8 are electrically connected to an inner flat surface 11a of the stem 11, which is at ground potential (ground node), by wire bonding such as a gold wire (not shown), and are connected to a ground lead pin P7.
  • the heater 7 and thermistor 8 are connected in parallel between a common heater/thermistor lead pin P6 and a ground lead pin P7, as shown in FIG.
  • the thermistor 8 and the heater 7 only one lead pin P6 is required for both the heater and thermistor, excluding the ground lead pin P7, thus reducing the number of lead pins by one.
  • the heater 7 functions as a phase modulator 64b for the ring resonator filter 64a in the optical filter 64, and heats the ring resonator filter 64a to adjust the temperature of the ring resonator filter 64a.
  • the heater 7 has a low power and a high resistance Rh .
  • the thermistor 8 measures the temperature inside the package 1, and in particular measures and detects the temperatures of the semiconductor laser 5 and the optical monitor 6, in order to perform temperature control by the temperature regulator 2 with high accuracy.
  • the optical module of embodiment 1 has a heater 7 and a thermistor 8 electrically connected in parallel between a heater/thermistor shared lead pin P6 and a ground lead pin P7 (ground node), and uses the heater 7 and thermistor 8 shown below as a reference example.
  • the heater 7 has resistance characteristics, and as shown in FIG. 9 as a reference example, the ground lead pin P7 is shared with the thermistor 8, but when a different lead pin is connected to one end, the resistance value Rh shows a constant value of 0.5 k ⁇ in the temperature range from 0° C. to 100° C., as shown in FIG. 10. That is, in this example, the heater 7 is a heater having a temperature-independent resistance Rh of 0.5 k ⁇ within the operating temperature range of the optical module, and has low power and high resistance. 10, the horizontal axis indicates the operating temperature of the optical module, which in this example corresponds to the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6, and the vertical axis indicates the resistance value Rh of the heater 7.
  • the thermistor 8 has the characteristic of a resistor whose resistance value RTH changes according to temperature.
  • the resistance value RTH when different lead pins are connected to the heater 7 at one end decreases as the temperature of thermistor 8 increases, as shown in FIG. 11, and is 35 k ⁇ at 0 degrees, 10 k ⁇ at 25 degrees, 4.16 k ⁇ at 50 degrees, and 0.7 k ⁇ at 100 degrees.
  • the horizontal axis indicates the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6, and the vertical axis indicates the resistance value R TH of the thermistor 8.
  • the thermistor 8 used has the following characteristics: R0: 10 k ⁇ , T0: 25 degrees, and B constant: 3930K.
  • the curve of resistance value versus temperature of thermistor 8 shown in FIG. 9 is the result obtained by using a commonly known method for calculating the resistance value RTH of a thermistor at temperature T, for a thermistor having a resistance value R0 of 10 k ⁇ when temperature T0 is 25 degrees and a B constant of 3930 K.
  • the resistance value RTH of the thermistor 8 is larger than the resistance value Rh of the heater 7, and the resistance values RTH of the thermistor 8 and Rh of the heater 7 are designed to be close to each other.
  • the resistance value Rh of the heater 7 is constant and does not depend on temperature, while the resistance value RTH of the thermistor 8 changes according to temperature.
  • the relationship between the resistance value RTH of the thermistor 8 and the resistance value Rh of the heater 7 is set such that, within the operating temperature range of the semiconductor laser 5 and the optical monitor 6, the resistance value RTH of the thermistor 8 is larger than the resistance value Rh of the heater 7 and is not more than 70 times the resistance value Rh of the heater 7.
  • the heater 7 and thermistor 8 are electrically connected in parallel between the lead pin P6 shared by the heater and thermistor and the lead pin P7 for ground.
  • the resistance value RTH of the thermistor 8 changes in accordance with the temperature in this example. Therefore, by measuring the voltage between the lead pin P6 shared by the heater and thermistor and the lead pin P7 for ground, the change in resistance value RTH can be read and the temperature inside the package 1, that is, the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6, can be measured and detected.
  • the parallel resistance R h //R TH of the heater 7 and thermistor 8 between the heater/thermistor shared lead pin P6 and the ground lead pin P7 decreases as the temperature of thermistor 8 rises, as shown in FIG. 8, and at 25 degrees, the resistance R TH of the thermistor 8 is 10 k ⁇ and the resistance R h of the heater 7 is 0.5 k ⁇ , so that it indicates 0.48 k ⁇ , and at 100 degrees, the resistance R TH of the thermistor 8 is 0.7 k ⁇ and the resistance R h of the heater 7 is 0.5 k ⁇ , so that it indicates 0.29 k ⁇ .
  • the horizontal axis indicates the temperature of the thermistor 8, that is, the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6, and the vertical axis indicates the parallel resistance R h //R TH of the resistance R h of the heater 7 and the resistance R TH of the thermistor 8.
  • the resistance value Rh of the heater 7 is constant regardless of changes in temperature, while the resistance value RTH of the thermistor 8 changes greatly depending on the temperature. Therefore, as is clear from FIG. 8 , the relationship between the parallel resistance value Rh // RTH of the heater 7 and thermistor 8 and the temperature of thermistor 8, that is, the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6, is determined one-to-one, the parallel resistance value Rh // RTH changes with changes in temperature, and the resistance value RTH of the thermistor 8 can be read in accordance with changes in the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6.
  • the resistance value RTH of the thermistor 8 is set to be larger than the resistance value Rh of the heater 7 within the operating temperature range of the semiconductor laser 5 and the optical monitor 6, and the parallel resistance value Rh // RTH of the heater 7 and thermistor 8 is set to change by 0.1% or more per degree change in temperature from the maximum value of the parallel resistance value Rh // RTH within the operating temperature range.
  • the resistance value RTH of the thermistor 8 and the resistance value Rh of the heater 7 are designed to be close to each other so that the parallel resistance value Rh // RTH of the heater 7 and thermistor 8 changes by 0.1% or more per degree of temperature change from the maximum value of the parallel resistance value Rh // RTH in the operating temperature range.
  • the measurement accuracy of the resistance value RTH of the thermistor 8 is improved.
  • the parallel resistance value R h //R TH between the lead pin P6 shared by the heater and thermistor and the lead pin P7 for ground can be obtained by the control unit 9 passing a DC current between the lead pin P6 shared by the heater and thermistor and the lead pin P7 for ground, and measuring the voltage between the lead pin P6 shared by the heater and thermistor and the lead pin P7 for ground based on the DC current flowing between the lead pin P6 shared by the heater and thermistor and the lead pin P7 for ground, thereby obtaining the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6.
  • the control unit 9 converts the analog voltage between the heater/thermistor lead pin P6 and the ground lead pin P7 into a digital signal by an analog/digital converter (ADC) for use in control.
  • ADC analog/digital converter
  • the heater 7 is a low-power heater used to adjust the temperature of the ring resonator filter 64a in the optical filter 64, the heater 7 does not adversely affect the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6.
  • the thermistor 8 detects the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6, a direct current does not flow through the heater 7 for a long period of time, and therefore the heater 7 does not have an adverse effect on the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6. Even when the optical module is in operation, the thermistor 8 detects the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6. However, this detection is performed periodically, cyclically, or randomly, but for a short period of time, and therefore does not have an adverse effect on the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6 due to heating by the heater 7.
  • the heater 7 and thermistor 8 are electrically connected in parallel between the heater/thermistor shared lead pin P6 and the ground lead pin P7, but in the relationship between the resistance Rh of the heater 7 and the resistance RTH of the thermistor 8, the resistance Rh of the heater 7 is large enough to allow a change in the resistance RTH of the thermistor 8 to be read, and the resistance Rh of the heater 7 is small so that a larger current flows through the heater 7 than through the thermistor 8 in adjusting the temperature in the ring resonator filter 64a during operation of the optical module. Therefore, although the heater 7 and thermistor 8 share the heater/thermistor shared lead pin P6 and the ground lead pin P7, a function equivalent to that of an optical module having a different lead pin connected to one end can be obtained.
  • a heater having a resistance value Rh that is independent of temperature within the operating temperature range of the optical module is used as the heater 7.
  • a heater having a characteristic in which the resistance value Rh changes slightly depending on the temperature may be used as the heater 7.
  • the control unit 9 corrects the parallel resistance value Rh // RTH read by the control unit 9 for the change in the resistance value Rh of the heater 7 with respect to temperature, thereby obtaining the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6.
  • the relationship between the temperature and the parallel resistance value R h //R TH may be investigated in advance to obtain the characteristic diagram shown in FIG.
  • the relationship between the temperature and the parallel resistance value R h //R TH shown in the characteristic diagram may be stored as a table by the control unit 9, and the parallel resistance value R h //R TH read by the control unit 9 may be compared with the relationship stored in the table to obtain the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6.
  • the optical module according to the first embodiment includes a temperature regulator 2 that adjusts the temperature of the semiconductor laser 5, an optical monitor 6 that monitors the optical output from the semiconductor laser 5 and the oscillation wavelength, and a heater 7 and a thermistor 8 that are electrically connected in parallel and one end of the heater 7 and one end of the thermistor 8 are connected to the heater and thermistor shared lead pin P6. Therefore, the heater 7 and thermistor 8 are controlled essentially independently, and only one heater and thermistor shared lead pin P6 is required as the lead pin for the heater 7 and thermistor 8, except for the ground lead pin P7, and the optical module can be made smaller with enhanced functions.
  • the optical module according to embodiment 1 uses a single shared heater/thermistor lead pin P6 for both the heater 7 and thermistor 8, allowing heating by the heater 7 and temperature measurement and detection by the thermistor 8 to be performed independently, enabling the optical module to be made more compact while improving its functionality as an optical module.
  • the heater 7 is used to adjust the temperature of the ring resonator filter 64a in the optical monitor 6, but it may also be used to adjust the temperature of other components or adjust the temperature environment within the package.
  • the thermistor 8 is used for measuring and detecting the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6 in preparation for operating the optical module and during operation of the optical module, but it may also be used for measuring and detecting other components or for measuring and detecting the temperature environment within the package.
  • Embodiment 2 An optical module according to a second embodiment will be described with reference to FIG.
  • the optical module of embodiment 2 differs from the optical module of embodiment 1 in that a capacitor 71 electrically connected in series with a heater 7 between a heater/thermistor shared lead pin P6 and a ground node, and an inductor 81 electrically connected in series with a thermistor 8 between a heater/thermistor shared lead pin P6 and a ground node are housed within a package 1, but is otherwise the same or similar.
  • the same reference numerals as those in FIG. 7 designate the same or corresponding parts.
  • the capacitor 71 is electrically connected in series between the heater 7 and the lead pin P6 shared by the heater and thermistor.
  • the inductor 81 is electrically connected in series between the thermistor 8 and the heater/thermistor common lead pin P6.
  • the series combination of the heater 7 and the capacitor 71 and the series combination of the thermistor 8 and the inductor 81 are electrically connected in parallel between the heater and thermistor shared lead pin P6.
  • the control unit 9 supplies an AC current between the heater/thermistor shared lead pin P6 and the ground lead pin P7 so that an AC current having a target value Ih_target flows through the heater 7, the temperature of the ring resonator filter 64a is adjusted to a temperature at which the peak wavelength ⁇ filt in the ring resonator filter 64a is obtained. Since an AC current is supplied between the heater/thermistor lead pin P6 and the ground lead pin P7, no current flows through the series combination of the thermistor 8 and inductor 81. In short, AC power can be applied only to the series combination of the heater 7 and the capacitor 71 .
  • the control unit 9 can obtain the resistance value between the heater/thermistor shared lead pin P6 and the ground lead pin P7 by measuring the DC voltage based on the DC current flowing between the heater/thermistor shared lead pin P6 and the ground lead pin P7, and the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6 can be obtained from the relationship in the characteristic diagram shown in Figure 11, which takes into account the resistance value of the inductor 81.
  • the control unit 9 When the optical module is in operation, when the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6 are detected by the thermistor 8 periodically, periodically or randomly, the control unit 9 also supplies a DC current between the heater/thermistor shared lead pin P6 and the ground lead pin P7. By supplying a direct current between the heater/thermistor common lead pin P6 and the ground lead pin P7, the resistance value RTH of the thermistor 8 can be obtained without passing a current through the series combination of the heater 7 and the capacitor 71.
  • the optical module according to the second embodiment has the effect of enabling miniaturization as an optical module with advanced functions. Furthermore, in the optical module according to embodiment 2, when heating is performed by the heater 7, no current flows through the thermistor 8, and AC power can be applied only to the series combination of the heater 7 and capacitor 71. When measuring and detecting temperature by the thermistor 8, no current flows through the heater 7, and DC power can be applied only to the series combination of thermistor 8 and inductor 81. Moreover, the resistance value R TH of the thermistor 8 can be obtained.
  • the optical module according to the first embodiment may be provided with an inductor 72 electrically connected in series with the heater 7 between the heater/thermistor shared lead pin P6 and the ground node, and a capacitor 82 electrically connected in series with the thermistor 8 between the heater/thermistor shared lead pin P6 and the ground node.
  • the control unit 9 supplies an AC current between the heater/thermistor shared lead pin P6 and the ground lead pin P7, AC power can be applied only to the series combination of the thermistor 8 and capacitor 82.
  • the resistance value RTH of the thermistor 8 can be obtained without passing an AC current through the series combination of the heater 7 and inductor 72, and the temperature of the semiconductor laser 5 and the temperature of the optical monitor 6 can be detected and measured.
  • the modified example of the optical module according to the second embodiment shown in FIG. 13 has the same effect as the optical module according to the second embodiment.
  • the optical module according to the present disclosure is suitable for use in a large-capacity optical communication system, and in particular, for use in a digital coherent communication system. Moreover, the optical module according to the present disclosure is suitable for a TO-CAN type optical transmission module for optical communications that includes a single-wavelength semiconductor laser.

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Abstract

光モジュールは、半導体レーザ（５）の温度調整を行う機能を果たす温度調節器（２）と、半導体レーザ（５）からの光出力のモニタ及び発振波長のモニタを行う機能を果たす光モニタ（６）を備える。　さらに、パッケージ（１）内に収納されるヒータ（７）及びサーミスタ（８）を備える。　ヒータ（７）とサーミスタ（８）が電気的に並列接続され、ヒータ（７）の一端とサーミスタ（８）の一端がヒータ及びサーミスタ共用リードピン（Ｐ７）に接続される。

Description

光モジュール
　本開示は光モジュールに関する。
　光通信システムなどの大容量化に向け、光通信システムなどに用いられる光通信用モジュールとして高度化が望まれている。
　高度化される光通信用モジュールは、半導体レーザに電流を加えるだけでなく、温度調整のための温度モニタ又は温度調節器、光出力モニタ又は発振波長モニタといった多くの機能を必要とするものがある。
　例えば、特許文献１に、レーザ（ＬＤ）と、レーザの後部端面から放出された光をモニ
タする受光素子（ＰＤ）と、レーザの後部端面から放出され、エタロンを透過した光をモニタする受光素子（ＰＤ）と、レーザの温度を検出するサーミスタと、それぞれが電流印加用の端子を有し、モジュールに設けられた外部信号の一対の入力端子に対して直列又は並列に接続される第１のペルチェ素子及び第２のペルチェ素子がパッケージ内に収納されたレーザモジュールが示されている。
特開２００３－６９１３０号公報
　特許文献１に示されたレーザモジュールは、パッケージの内部と外部との電気信号をやり取りする端子は要部構造をより具体的に表した斜視図に８つ示されているものの、パッケージ内部に収納された構成要素との関係については示されていない。
　第１のペルチェ素子及び第２のペルチェ素子に対する２つの入力端子の他に、構造を表す模式図から判断するに、レーザと、２つの受光素子と、サーミスタに対する端子及びグラウンド端子の少なくとも６つの端子が必要である。
　一方、光通信用モジュールとして更なる機能を付加しての高度化とともに、光通信用モジュールの小型化が望まれている。
　光通信用モジュールの小型化はパッケージの内部と外部との電気信号をやり取りする端子の数にも律速される。
　本開示は上記した点に鑑みてなされたものであり、半導体レーザを備えた光モジュールであって、ヒータとサーミスタをパッケージの内部に有する光モジュールを小型化することを目的とする。
　本開示に係る光モジュールは、　ステム、及び側壁部の開口端面が前記ステムの内平面の周端部に接して固定された筒状の窓付きキャップにより構成されるパッケージと、パッケージ内に収納され、窓付きキャップの窓からレーザ光を出射する半導体レーザと、パッケージ内に収納され、半導体レーザからのレーザ光を受光し、半導体レーザからのレーザ光をモニタする光モニタと、パッケージ内に収納され、光モニタからのモニタ値が設定モニタ値から逸脱すると、半導体レーザ及び光モニタに与える温度を変化させる制御が行われる、半導体レーザにおける温度及び光モニタにおける温度を調節する温度調節器と、パッケージ内に収納されるヒータと、パッケージ内に収納され、ヒータと電気的に並列接続されるサーミスタと、ステムと電気的に絶縁されて貫通し、ステムの内平面から露出したインナーリード部に半導体レーザの電極が接続されるレーザ用リードピンと、ステムと電気的に絶縁されて貫通し、ステムの内平面から露出したインナーリード部に光モニタの出力端が接続されるモニタ用リードピンと、ステムと電気的に絶縁されて貫通し、ステムの内平面から露出したインナーリード部に温度調節器の電極が接続される温度調節器用リードピンと、ステムと電気的に絶縁されて貫通し、ステムの内平面から露出したインナーリード部にヒータの一端とサーミスタの一端が接続されるヒータ及びサーミスタ共用リードピンと、ステムと電気的に接続されたグラウンド用リードピンと、を備える。
　本開示によれば、パッケージ内に収納されるヒータとサーミスタを電気的に並列接続し、ヒータとサーミスタに対するリードピンを共用化することにより、小型化ができる。
実施の形態１に係る光モジュールにおいてキャップを取り外した状態を示す斜視図である。 実施の形態１に係る光モジュールを示す斜視図である。 図１のIII－III断面図である。 実施の形態１に係る光モジュールにおける光モニタを示すブロック図である。 実施の形態１に係る光モジュールにおける光モニタを示す模式斜視図である。 実施の形態１に係る光モジュール装置を示す概略ブロック図である。 実施の形態１に係る光モジュールにおけるヒータとサーミスタの回路図、及びリードピンの関係を示す図である。 実施の形態１に係る光モジュールにおける、サーミスタの温度と、ヒータとサーミスタの並列抵抗値との関係を示す図である。 参考例に係る光モジュールにおけるヒータとサーミスタの回路図、及びリードピンの関係を示す図である。 参考例に係る光モジュールにおけるヒータの温度に対する抵抗値を示す図である。 参考例に係る光モジュールにおけるサーミスタの温度と抵抗値との関係を示す図である。 実施の形態２に係る光モジュールにおけるヒータとサーミスタの回路図、及びリードピンの関係を示す図である。 実施の形態２に係る光モジュールの変形例におけるヒータとサーミスタの回路図、及びリードピンの関係を示す図である。
実施の形態１．
　実施の形態１に係る光モジュールを図１から図８に基づいて説明する。
　実施の形態１に係る光モジュールはデジタルコヒーレント通信用の光源モジュールとして用いられるのに好適である。
　実施の形態１に係る光モジュールは光通信用のＴＯ－ＣＡＮ型光送信モジュールに適用した例である。
　実施の形態１に係る光モジュールは単一波長半導体レーザを備える光モジュールである。
　実施の形態１に係る光モジュールは、半導体レーザの温度調整を行う機能、及び、半導体レーザからの光出力のモニタ及び発振波長のモニタを行う機能を有する光モジュールである。
　従って、以下に、単一波長半導体レーザを備える光通信用のＴＯ－ＣＡＮ型光送信モジュールを例にして説明する。
　実施の形態１に係る光モジュールは、図１から図３に示すように、ステム１１及び窓付きキャップ１２（以下、キャップと言う）により構成されるパッケージ１と、温度調節器２、台座３、半導体レーザ用サブマウント（以下、サブマウントと略称する）４、半導体レーザ５、光モニタ６、ヒータ７と、サーミスタ８と、複数のリードピンＰ２～Ｐ７及びグラウンド用リードピンＰ１を備える。
　なお、図１及び図３において、煩雑さを避けるため、各構成要素２、５、６、７、８とリードピンＰ１～Ｐ６とを電気的に接続するワイヤについては省略している。
　ステム１１は円板状の金属からなる。ステム１１は円板状に限られるものでなく、円柱状もしくは四角柱状でも良く、内平面１１ａと内平面１１ａと平行な外平面１１ｂを有する平板状であれば良い。
　ステム１１の内平面１１ａが実装面であり、部品実装用の領域となる。
　ステム１１は、本例において、直径５．６mmの円板状の金属である。
　キャップ１２は、一端が開放された、有底部と側壁部とを有する、外直径がステム１１の直径より若干小さい円筒状の金属によって形成された金属製のレンズキャップである。
　キャップ１２の有底部の中心に窓１３である平面ガラス又はレンズが搭載される開口部が形成されている。
　窓１３である平面ガラス又はレンズはキャップの内外にて気密性が維持されるように有底部に形成された開口部に、接着剤又は溶融によって接合されて装着される。
　キャップ１２の側壁部の端面が、ステム１１の内平面１１ａの周端部に接して電気溶接により接合、固着される。
　ステム１１とキャップ１２により囲われた内部は、不活性ガスが充填されるもしくは真空状態とされ、半導体レーザ５を外気から遮断して気密封止される。
　窓１３からは半導体レーザ５からの前方レーザ光Ｌｆが出射される。
　ステム１１とキャップ１２によりＴＯ－ＣＡＮ型パッケージを構成する。
　温度調節器２は、パッケージ内に収納され、ステム１１に載置される。
　温度調節器２は平坦面である下面２ａと下面２ａに平行な平坦面である上面２ｂとを有し、下面２ａがはんだもしくは導電性接着剤によりステム１１の内平面１１ａに固定され、上面２ｂが実装面となる。以下、上面２ｂを実装面という。
　温度調節器２は電流が流れることにより、実装面２ｂを加熱もしくは冷却する。
　温度調節器２は、光モニタ６からのモニタ値が設定モニタ値から逸脱すると、半導体レーザ５及び光モニタ６に与える温度を変化させる制御が行われる。
　すなわち、温度調節器２は半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度を調節する。
　温度調節器２はペルチェ素子により構成される熱電クーラー（ＴＥＣ：Thermo-electric cooler）である。
　台座３は、温度調節器２の実装面２ｂに載置され、上面及び下面が平坦面である平面部３ａと、平面部３ａと一体に形成された、立面が平坦面である立面部３ｂを有するＬ字形状の金属部材であり、立面部３ｂの立面の反対側に水平面である載置面３ｃを有する段差部が形成されている。
　台座３における平面部３ａの下面が温度調節器２の実装面２ｂにはんだもしくは導電性接着剤により固定される。
　台座３における立面部３ｂの立面に半導体レーザ用サブマウント４を介して半導体レーザ５が載置固定される。
　半導体レーザ５の前方レーザ光Ｌｆの光軸及び後方レーザ光Ｌｂの光軸がステム１１の中心軸と一致するように、半導体レーザ５は台座３における立面部３ｂの立面に固定される。
　サブマウント４は、例えば、表面に金属配線層がパターン形成された窒化アルミニウム（ＡｌＮ：aluminum nitride）の誘電体からなる基体により構成される。
　台座３における平面部３ａの上面に光モニタ６が載置固定される。
　光モニタ６は半導体レーザ５の後方レーザ光Ｌｂを受光するように、台座３における平面部３ａの上面に固定される。
　光モニタ６は半導体レーザ５の後方レーザ光Ｌｂを受けられる角度に配置される。
　例えば、半導体レーザ５の後方レーザ光Ｌｂに対する光モニタ６における光カプラ６１（図４及び図５参照）の最大結合効率が得られる角度が光モニタ６の平面６ａに対して９０度であれば９０度の向きに、８０度であれば８０度の向きに光モニタ６は配置される。
　半導体レーザ５の後方レーザ光Ｌｂに対する光モニタ６の角度を９０度にする場合は、台座３における平面部３ａの上面と台座３における立面部３ｂの立面とのなす角度を９０度にする。
　また、半導体レーザ５の後方レーザ光Ｌｂに対する光モニタ６の角度を８０度にする場合は、台座３における平面部３ａの上面を傾斜させ、台座３における平面部３ａの上面と台座３における立面部３ｂの立面とのなす角度を８０度にしてもよい。
　なお、実施の形態１において、台座３における立面部３ｂに半導体レーザ５を載置固定し、台座３における平面部３ａに光モニタ６を載置固定するものとしたが、半導体レーザ５と光モニタ６がパッケージ１の内部に収納され、半導体レーザ５の前方レーザ光Ｌｆがパッケージ１の外部に出射され、半導体レーザ５の後方レーザ光Ｌｂが光モニタ６によって受光できる配置関係になるものであってもよい。
　台座３における段差部の載置面３ｃにサーミスタ８が載置固定される。
　台座３は、温度調節器２の実装面２ｂにおける熱を伝導してサブマウント４を通じて半導体レーザ５の温度を調節、つまり、半導体レーザ５を加熱もしくは冷却する。
　同時に、台座３は、温度調節器２の実装面２ｂにおける熱を伝導して光モニタ６の温度を調節、つまり、光モニタ６を加熱もしくは冷却する。
　温度調節器２により温度調節が行われる半導体レーザ５と光モニタ６が台座３により垂直方向に配置されるので、温度調節器２の実装面２ｂにおける半導体レーザ５と光モニタ６による専有面積を小さくでき、その結果、温度調節器２の小型化が図れ、光モジュールの小型化が図れる。
　また、サーミスタ８がパッケージ１内に収納され、パッケージ１の内部の温度を測定する。
　サーミスタ８は温度調節器２による温度制御を精度高く行い、光モジュールの高機能化を行うためにパッケージ１内に収納されたものである。
　すなわち、光モジュールを動作させる事前準備において、サーミスタ８により半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度を検知することにより、半導体レーザ５からのレーザ光によるモニタ値の目標値と半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度との関係をより精度高く知ることができる。
　また、光モジュールの動作時において、定期的、周期的又はランダムにサーミスタ８により半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度を検知することにより、光モジュールの動作時における半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度をより精度高く知ることができる。
　サーミスタ８は、本例において、台座３における段差部の載置面３ｃに載置固定されるため、台座３の温度、つまり、半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度を測定、検知できる。
　なお、サーミスタ８は台座３における段差部の載置面３ｃに載置固定されるものとしたが、台座３の段差部の載置面３ｃ以外の部位、温度調節器２の実装面２ｂ、あるいはステム１１の内平面１１ａに載置固定されるものでもよい。
　要するに、サーミスタ８はパッケージ１内に収納され、パッケージ１の内部の温度を測定し、測定結果から半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度を検知できればよい。
　半導体レーザ５は単一波長半導体レーザ、いわゆる単一波長で発振するシングルモードレーザである。単一波長半導体レーザとして、例えば、分布帰還型(ＤＦＢ: Distributed Feedback)レーザダイオード素子（チップ）もしくは分布反射型（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector　）レーザダイオード素子（チップ）が用いられる。
　半導体レーザ５は出射面から前方レーザ光Ｌｆを出射し、背面から後方レーザ光Ｌｂが出射される。前方レーザ光Ｌｆが光通信用に用いられ、後方レーザ光Ｌｂがモニタされる。
　この種の単一波長半導体レーザは、光強度が供給される駆動電流により変化し、光強度がレーザ自身の温度によっても変化、一般的に低い温度であるほど光出力は増大する。
　さらに、単一波長半導体レーザからのレーザ光の発振波長はレーザにおける温度によっても変化する。単一波長半導体レーザからのレーザ光の発振波長は駆動電流によるジュール熱によっても変化する。
　従って、実施の形態１では、光モニタ６により半導体レーザ５からの後方レーザ光Ｌｂをモニタし、温度調節器２により半導体レーザ５の温度を調節して半導体レーザ５から発振されるレーザ光の波長を一定に維持している。
　光モニタ６は、温度調節器２に対して半導体レーザ５及び光モニタ６に与える温度を変化させる制御をおこなわせるためのモニタ値を、温度調節器２を制御する制御部９（図６参照）に出力する。
　制御部９は、温度調節器２と半導体レーザ５と光モニタ６とヒータ７を制御する。制御部９は、半導体レーザ５と光モニタ６と温度調節器２それぞれと信号のやり取りを行い、半導体レーザ５と光モニタ６と温度調節器２それぞれへの電流及び電圧を制御して、半導体レーザ５からのレーザ光の光強度とレーザ光の波長とを制御する。
　制御部９は、事前準備において、サーミスタ８が得た温度情報が入力され、光モジュールの動作時において、定期的、周期的又はランダムにサーミスタ８が得た温度情報が入力される。
　光モニタ６は、半導体レーザ５からの後方レーザ光Ｌｂの光強度を測定し、半導体レーザ５の光出力が目標値となるように半導体レーザ５への駆動電流の値を制御するための電流値からなるモニタ値の一つである光パワーモニタ値Ｉｐを得るとともに、半導体レーザ５からのレーザ光の波長が目標値となるように温度調節器２へ供給する電流の値を制御するために用いられる電流値からなるモニタ値の一つである波長用モニタ値Ｉλを得る。
　光モニタ６は半導体レーザ５からのレーザ光に対する波長制御用の波長ロッカの一部を構成する。
　温度調節器２は、光パワーモニタ値Ｉｐが設定モニタ値の一つである電流設定値より大きいと供給される電流の値に応じて実装面２ｂを加熱して半導体レーザ５及び光モニタ６に与える温度を上昇させ、光パワーモニタ値Ｉｐが電流設定値より小さいと供給される電流の値に応じて実装面２ｂを冷却して半導体レーザ５及び光モニタ６に与える温度を下降させる制御が制御部９により行われる。
　電流設定値は、例えば、半導体レーザ５の光出力、つまり光強度が目標値となる駆動電流が半導体レーザ５に供給された時の光パワーモニタ値Ｉｐの目標値Ｉｐ_targetの±１０％に設定される。
　温度調節器２は、光パワーモニタ値Ｉｐと波長用モニタ値Ｉλとの比である波長モニタ値Ｉλ／Ｉｐが設定モニタ値の一つである波長設定値から逸脱すると、供給される電流の値に応じて実装面２ｂの温度を変化させ、半導体レーザ５及び光モニタ６に与える温度を変化させる。
　温度調節器２は、本例において、波長モニタ値Ｉλ／Ｉｐが波長設定値より大きいと供給される電流の値に応じて実装面２ｂを加熱して半導体レーザ５及び光モニタ６に与える温度を上昇させ、波長モニタ値Ｉλ／Ｉｐが波長設定値より小さいと供給される電流の値に応じて実装面２ｂを冷却して半導体レーザ５及び光モニタ６に与える温度を下降させる制御が行われる。
　波長設定値は、例えば、半導体レーザ５のレーザ光の波長λLDを目標値λ_targetとした時の波長モニタ値Ｉλ／Ｉｐの目標値Ｉλ_targetの±１０％に設定される。
　光モニタ６は、図４及び図５に示すように、光カプラ６１と分波器６２と第１の受光器６３と光フィルタ６４と第２の受光器６５と光導波路６６１～６６５を備える。
　光モニタ６は、例えば、シリコン（Ｓｉ）基板６Ａの平面上に光カプラ６１と分波器６２と第１の受光器６３と光フィルタ６４と第２の受光器６５と光導波路６６１～６６５を集積化して形成されたシリコンフォトニクスチップによる平面導波路型光モニタである。
　光導波路６６１～６６５はシリコンにより形成されるシリコン導波路である。
　光カプラ６１は半導体レーザ５からの後方レーザ光Ｌｂを受け、光モニタ６の平面６ａに対して垂直に入射される後方レーザ光Ｌｂを光導波路６６１へ結合させる。
　光カプラ６１は、例えば、グレーティングカプラである。グレーティングカプラは光モニタ６の平面６ａの上方から来た半導体レーザ５からの後方レーザ光Ｌｂを光導波路６６１へ結合させる機能を持つため、光モニタ６の平面６ａと半導体レーザ５はグレーティングカプラの最大結合効率が得られる角度に台座３により配置される。
　なお、光カプラ６１は、エレファントカプラでもよい。
　グレーティングカプラは光のモードを大きくできるため、導波路の端面結合よりも位置依存性が小さいという特徴があるので、本例の光カプラ６１にはグレーティングカプラが好ましい。
　分波器６２は、光カプラ６１により受光し、光導波路６６１を介して伝送された半導体レーザ５からの後方レーザ光Ｌｂを２つのレーザ光に分波する。
　分波器６２は、例えば、方向性結合器、マルチモード干渉型（ＭＭＩ：Multi-Mode Interferometer）、又はY分岐導波路のいずれかである。本例では分波器６２としてＭＭＩを用いる。
　第１の受光器６３は、半導体レーザ５からの後方レーザ光Ｌｂを光カプラ６１が受光し、分波器６２から分波された一方のレーザ光を、光導波路６６２を介して受光し、受光した光を光電変換し、半導体レーザ５からの後方レーザ光Ｌｂに応じた電流を出力端に第１のモニタ値として出力する。
　第１の受光器６３は、半導体レーザ５からの後方レーザ光Ｌｂを光カプラ６１が結合した後方レーザ光Ｌｂをそのまま電流に変換するため、半導体レーザ５の光パワーモニタとして機能する。
　すなわち、第１の受光器６３から得られる電流の電流値Ｉｐは、半導体レーザ５からのレーザ光の光出力、つまり、光強度を電流値により示す光パワーモニタ値Ｉｐであり、第１の受光器６３は光パワーモニタ値Ｉｐを第１のモニタ値として出力端に出力する。
　第１の受光器６３は、導波路型受光器又は面入射型受光器であり、本例ではＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）受光器であるフォトダイオードを用いている。
　光フィルタ６４は、半導体レーザ５からの後方レーザ光Ｌｂを光カプラ６１が受光し、分波器６２から分波された他方のレーザ光を、光導波路６６３を介して受光する。
　光フィルタ６４は波長の温度依存性を有する位相可変光フィルタである。
　すなわち、光フィルタ６４から出力されるレーザ光の波長のピークの値は、光フィルタ６４における温度が高くなると長波側へシフトする温度依存性を有する。
　光フィルタ６４はリング共振器であり、本例では、リング共振器を周期的な特性を持つフィルタとして使う。
　なお、光フィルタ６４はリング共振器フィルタに限られるものではない。
　光フィルタ６４として、理想的には温度依存性がないフィルタがよい。
　但し、一般的には温度依存性が０になり難く、温度が高くなると長波長側へシフトする温度依存性を有するフィルタ、又は温度が高くなると短波長側へシフトする温度依存性を有するフィルタでもよい。
　リング共振器フィルタに替えて、マッハ・ツェンダー干渉計（ＭＺ干渉計：Mach-Zehnder interferometer）又は分布型ブラッグ反射器 (ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector)　フィルタでもよい。
　本例では光フィルタ６４としてリング共振器６４ａを用い、以下、リング共振器６４ａをリング共振器フィルタという。
　リング共振器フィルタ６４ａは閉ループを成す光導波路によって構成される。
　分波器６２の他方の出力端に接続される光導波路６６３を入力側とし、第２の受光器６５の入力端に接続される光導波路６６４を出力側とし、リング共振器フィルタ６４ａを構成する閉ループを成す光導波路と入力側の光導波路６６３及び光導波路６６３と連続する出力側の光導波路６６４とがカップリングして閉ループを成す光導波路内で共振が生じることにより、フィルタとして機能する。
　なお、リング共振器フィルタは、リング共振器フィルタ６４ａに対して出力側の光導波路６６４と対向配置されるもう一方の出力側の光導波路６６５ともカップリングする。
　リング共振器フィルタ６４ａを構成する閉ループを成す光導波路はシリコンにより形成されるシリコン導波路である。
　　閉ループを成す光導波路は直径１００μｍ程度であり、非常に小さく、小型化が可能であるとともに、リング共振器フィルタ６４ａの環境温度による温度勾配の影響を抑制できる。
　第２の受光器６５として、出力側の光導波路６６４を介してリング共振器フィルタ６４ａに接続、つまりカップリングされ、リング共振器フィルタ６４ａからの透過光を受けるフォトダイオード６５ａ、又は光導波路６６４と対向配置されるもう一方の出力側の光導波路６６５を介してリング共振器フィルタ６４ａに接続、つまりカップリングされ、リング共振器フィルタ６４ａからの透過光を受けるフォトダイオード６５ｂのいずれか一方を用いる。
　一般に知られているように、出力側の光導波路６６４ともう一方の出力側の光導波路６６５がリング共振器フィルタ６４ａに対して対向して配置されているため、出力側の光導波路６６４のスルーポートに接続されるフォトダイオード６５ａに流れる電流における位相に対する強度は、もう一方の出力側の光導波路６６５のドロップポートに接続されるフォトダイオード６５ｂに流れる電流における位相に対する強度に対して反転した特性を示す。
　すなわち、フォトダイオード６５ａとフォトダイオード６５ｂそれぞれに流れる電流における位相に対する強度は２π毎に１から０、０から１に反転し、一方のフォトダイオード６５ａに流れる電流における位相に対する強度が１を示すとき、もう一方のフォトダイオード６５ｂに流れる電流における位相に対する強度は０を示す。反対に一方のフォトダイオード６５ａに流れる電流における位相に対する強度が０を示すとき、もう一方のフォトダイオード６５ｂに流れる電流における位相に対する強度は１を示す。
　要するに、フォトダイオード６５ａに流れる電流の強度の傾きも、フォトダイオード６５ｂに流れる電流の強度の傾きと同様な傾きが得られる。
　従って、第２の受光器６５としてフォトダイオード６５ａ又はフォトダイオード６５ｂのいずれか一方のフォトダイオードを用いればよい。
　第２の受光器６５からの出力は、半導体レーザ５からの後方レーザ光Ｌｂを光カプラ６１が受光、つまり結合し、分波器６２から分波された他方のレーザ光を位相可変光フィルタ６４であるリング共振器フィルタ６４ａによりフィルタリングされたレーザ光、本例では、後方レーザ光Ｌｂと共振したレーザ光を電流に変換しているため、リング共振器フィルタ６４ａによる波長依存性に従い、後方レーザ光Ｌｂの波長が変化すると第２の受光器６５からの電流値も変化する。
　従って、第２の受光器６５から得られる電流の電流値Ｉλは半導体レーザ５の波長モニタ値Ｉλ／Ｉｐを得るために用いられる波長用モニタ値Ｉλとして用いることができ、リング共振器フィルタ６４ａと第２の受光器６５が半導体レーザ５の波長用モニタとして機能する。
　第２の受光器６５から得られる電流の電流値Ｉλは波長用モニタ値Ｉλであり、第２の受光器６５は光パワーモニタ値Ｉｐを第２のモニタ値として出力端に出力する。
　波長用モニタ値Ｉλ、つまり、第２の受光器６５から得られる電流値Ｉλは、半導体レーザ５の後方レーザ光Ｌｂの波長だけではなく後方レーザ光Ｌｂの光強度でも変化する。
　従って、波長用モニタ値Ｉλを光パワーモニタ値Ｉｐで除算することにより、後方レーザ光Ｌｂの波長のみによる波長モニタ値Ｉλ／Ｉｐが得られる。
　半導体レーザ５と光モニタ６は台座３を介して温度調節器２の実装面２ｂにおける熱により温度調整されるため、半導体レーザ５における温度の上昇と光モニタ６における温度の上昇は同じである。
　光モニタ６の温度が変化すれば波長モニタ値Ｉλ／Ｉｐが素直な波長依存性を示す。
　本例において、半導体レーザ５のレーザ光の波長に対して温度を上昇させることにより波長モニタ値Ｉλ／Ｉｐが右肩下がりの傾きを持つ。
　半導体レーザ５における温度を調整することにより、半導体レーザ５のレーザ光における波長を調整でき、半導体レーザ５のレーザ光の単一波長に対して精密な制御が行える。
　光フィルタ６４は、本例では、さらに、リング共振器フィルタ６４ａを構成する閉ループを成す光導波路上に位相変調器６４ｂを配置している。位相変調器６４ｂは、本例においてヒータ７である。
　リング共振器フィルタ６４ａによるピーク波長λfiltの位置、つまり、第２の受光器６５から得られる電流値Ｉλのピークの位置は、一般に、リング共振器フィルタ６４ａの作製誤差により個体差がある。
　位相変調器６４ｂは、リング共振器フィルタ６４ａの制御、つまり、リング共振器フィルタ６４ａによるピーク波長λfiltの位置を調整する。
　位相変調器６４ｂであるヒータ７に供給する電流は、光モジュールを動作させる事前準備において取得した、波長λLDが目標値λ_targetとなり、光強度が光パワーモニタ値Ｉｐの目標値Ｉｐ_targetとなる光出力が半導体レーザ５から得られる時の、リング共振器フィルタ６４ａにおけるピーク波長λfiltが得られるヒータ７に供給する電流の目標値Ｉｈ_targetである。
　すなわち、半導体レーザ５のレーザ光の波長λLDの目標値λ_targetに対して波長モニタ値Ｉλ／Ｉｐの目標値Ｉλ_targetを得るための第２の受光器６５から得られる電流値Ｉλを得るために、位相変調器６４ｂによりリング共振器フィルタ６４ａによるピーク波長λfiltの位置を調整する。
　例えば、目標値Ｉλ_targetが波長モニタ値Ｉλ／Ｉｐ＝０の位置となってしまうと、半導体レーザ５のレーザ光の波長λLDが変化しても波長モニタ値Ｉλ／Ｉｐの値の変化がほとんど見られず、リング共振器フィルタ６４ａの制御がうまくできない。
　これを避けるため、目標値Ｉλ_targetが制御に向いた波長モニタ値Ｉλ／Ｉｐの値になるよう、位相変調器６４ｂとなるヒータ７によりリング共振器フィルタ６４ａを加熱してリング共振器フィルタ６４ａにおける温度の調整を行う。
　リング共振器フィルタ６４ａの制御に向いた目標値Ｉλ_targetは、光モニタ６の温度、言い換えればリング共振器フィルタ６４ａの温度の変化に対して波長依存性の傾きが大きい領域における中央値付近の波長モニタ値Ｉλ／Ｉｐになるように、位相変調器６４ｂによりリング共振器フィルタ６４ａにおける温度の調整を行い、決定される。
　なお、光モニタ６はシリコンフォトニクスチップによる平面導波路型光モニタではなく、化合物半導体であるインジウムリン（ＩｎＰ）基板６Ａの平面上に光カプラ６１と分波器６２と第１の受光器６３と光フィルタ６４と第２の受光器６５と光導波路６６１～６６５を集積化した平面導波路型光モニタであってもよい。
　また、光モニタ６としてガラス材料である基板６Ａの平面上に光カプラ６１と分波器６２と第１の受光器６３と光フィルタ６４と第２の受光器６５と光導波路６６１～６６５を集積化した平面導波路型光モニタであってもよい。
　光カプラ６１と分波器６２と第１の受光器６３と光フィルタ６４と第２の受光器６５と光導波路６６１～６６５は、必ずしも、集積化されたものでなくてもよく、個別の構成要素がモジュール化されたものでもよい。
　第１の受光器６３と第２の受光器６５はＩｎＰ受光器でもよい。
　位相変調器６４ｂとなるヒータ７は、光モニタ６の上面に断熱層６Ｂを介して配置される。
　断熱層６Ｂは、本例において、光モニタ６の基板６Ａ上に、光カプラ６１と分波器６２と第１の受光器６３と光フィルタ６４と第２の受光器６５と光導波路６６１～６６５を覆うように形成された酸化シリコン（ＳｉＯ２）層である。
　なお、光モニタ６が十分な断熱性を有し、ヒータ７の発熱量が小さく、サーミスタ８への影響が小さい場合は、断熱層６Ｂはなくてもよい。
　ヒータ７は光モニタ６の上面に配置するものとしたが、台座３、温度調節器２の実装面２ｂ、あるいはステム１１の内平面１１ａに配置されるものでもよい。
　要するに、本例において、ヒータ７はパッケージ１内に収納され、パッケージ１の内部を加熱し、サーミスタ８への影響が小さく、光モニタ６におけるリング共振器フィルタ６４ａにおける温度の調整を直接又は間接的に行えればよい。
　温度調節器２と半導体レーザ５と光モニタ６とヒータ７は、図６に示すように、制御部９によって制御される。
　制御部９は、光モジュールを動作させる事前準備において、サーミスタ８からの温度情報、つまり、半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度に対する検知情報が入力され、光モジュールの動作時において、定期的、周期的又はランダムに半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度に対する検知情報が入力される。
　制御部９は、半導体レーザ５に対して、光モニタ６の第１の受光器６３からの光パワーモニタ値Ｉｐが入力され、光パワーモニタ値Ｉｐが電流設定値である光パワーモニタ値の目標値Ｉｐ_targetの±１０％の範囲内に納まるように、半導体レーザ５への駆動電流を制御する。
　制御部９は、温度調節器２に対して、光モニタ６の第１の受光器６３からの光パワーモニタ値Ｉｐが光パワーモニタ値の目標値Ｉｐ_targetの±１０％の電流設定値の範囲内に納まるように、温度調節器２へ供給する電流を制御する。
　制御部９は、光パワーモニタ値Ｉｐが電流設定値より大きいと温度調節器２の実装面２ｂを加熱するための電流を温度調節器２へ供給し、光パワーモニタ値Ｉｐが電流設定値より小さいと温度調節器２の実装面２ｂを冷却するための電流を温度調節器２へ供給する。
　その結果、温度調節器２は、第１の受光器６３により得られた電流が示す光パワーモニタ値Ｉｐが電流設定値より大きいと半導体レーザ５及び光モニタ６に与える温度を上昇させ、光パワーモニタ値Ｉｐが電流設定値より小さいと半導体レーザ５及び光モニタ６に与える温度を下降させる制御が行われる。
　また、制御部９は、光モニタ６の第１の受光器６３からの光パワーモニタ値Ｉｐと光モニタ６の第２の受光器６５からの波長用モニタ値Ｉλが入力され、入力された光パワーモニタ値Ｉｐと波長用モニタ値Ｉλから波長モニタ値Ｉλ／Ｉｐを算出し、波長モニタ値Ｉλ／Ｉｐが半導体レーザ５のレーザ光の波長λLDを目標値λ_targetとした時の波長モニタ値Ｉλ／Ｉｐの目標値Ｉλ_targetの±１０％の波長設定値の範囲内に納まるように、温度調節器２へ供給する電流を制御する。
　制御部９は、波長モニタ値Ｉλ／Ｉｐが波長設定値から逸脱すると、実装面２ｂの温度を変化させるための電流を温度調節器２へ供給する。
　制御部９は、本例において、波長モニタ値Ｉλ／Ｉｐが波長設定値より大きいと温度調節器２の実装面２ｂを加熱するための電流を温度調節器２へ供給し、波長モニタ値Ｉλ／Ｉｐが波長設定値より小さいと温度調節器２の実装面２ｂを冷却するための電流を温度調節器２へ供給する。
　その結果、温度調節器２は、第１の受光器６３により得られた電流が示す光パワーモニタ値Ｉｐと第２の受光器６５により得られた電流が示す波長用モニタ値Ｉλによる波長モニタ値Ｉλ／Ｉｐが波長設定値より大きいと半導体レーザ５及び光モニタ６に与える温度を上昇させ、波長モニタ値Ｉλ／Ｉｐが波長設定値より小さいと半導体レーザ５及び光モニタ６に与える温度を下降させる制御が行われる。
　また、温度調節器２は、波長モニタ値Ｉλ／Ｉｐが波長設定値より大きく半導体レーザ５及び光モニタ６に与える温度を上昇させることにより、光パワーモニタ値Ｉｐが電流設定値より小さくなると半導体レーザ５へ供給する駆動電流を増加させ、波長モニタ値Ｉλ／Ｉｐが波長設定値より小さく半導体レーザ５及び光モニタ６に与える温度を下降させることにより、光パワーモニタ値Ｉｐが電流設定値より大きくなると半導体レーザ５へ供給する駆動電流を減少させ制御が行われる。
　制御部９は、光フィルタ６４に対して位相変調器６４ｂとなるヒータ７に、半導体レーザ５のレーザ光の光強度が目標値となり、半導体レーザ５のレーザ光の波長λLDが目標値λ_targetとなるレーザ光の光出力が得られる時の目標値Ｉｈ_targetの電流を供給する。
　その結果、ヒータ７は制御部９の制御の下、光モニタ６を加熱、具体的にはリング共振器フィルタ６４ａを加熱してリング共振器フィルタ６４ａにおける温度の調整を行う。
　制御部９と光モニタ６は半導体レーザ５からのレーザ光に対する波長制御用の波長ロッカを構成する。
　光モジュールと制御部９とにより光モジュール装置を構成する。
　半導体レーザ５と光モニタ６と温度調節器２とヒータ７とサーミスタ８それぞれは制御部９との信号のやり取りなどを行うため、リードピンＰ１～Ｐ６にワイヤボンディングによる金線などのワイヤ（図示せず）により電気的に接続される。
　リードピンＰ１～Ｐ６それぞれは、ステム１１における設定位置に形成された貫通孔のそれぞれを貫通し、リードピンＰ１～Ｐ６と貫通孔との間に充填して固化させた封止ガラスによりステム１１に固定される。封止ガラスはリードピンＰ１～Ｐ６それぞれとステム１１を電気的に絶縁するとともに、気密性を維持する。
　グラウンド用リードピンＰ７の一端面がステム１１の外平面１１ｂに接して電気溶接又はロウ付けにより接合され、グラウンド用リードピンＰ７はステム１１に固着される。
　グラウンド用リードピンＰ７は電気的に接地され、ステム１１はグラウンド用リードピンＰ７により接地電位にされる。つまり、ステム１１は接地ノードとしての役割も果たす。
　実施の形態１に係る光モジュールは、各構成要素に対する６本のリードピンＰ１～Ｐ６と１本のグラウンド用リードピンＰ７の計７本のリードピンでよく、少ないリードピンの数により光モジュールを構成できる。
　その結果、リードピンの数として７本が限界である、直径５．６mmの標準的なＣＡＮパッケージを使用でき、小型化が図れる。
　ステム１１の内平面１１ａから露出したそれぞれのリードピンＰ１～Ｐ６のインナーリード部の接続は、例えば、次のようである。但し、リードピンＰ１～Ｐ６と各構成要素との関係は一例を示したものであり、これに限られるものではない。
　リードピンＰ１は半導体レーザ５の一方の電極と接続され、半導体レーザ５に制御部９からの駆動電流を伝達する。リードピンＰ１は半導体レーザ５に対するレーザ用リードピンである。
　リードピンＰ２及びリードピンＰ３それぞれは温度調節器２における一対の電極、つまり＋電極と－電極それぞれに接続され、温度調節器２に制御部９からの供給される電流を伝達する。リードピンＰ２及びリードピンＰ３は温度調節器２に対する温度調節器用リードピンである。
　リードピンＰ４及びリードピンＰ５それぞれは光モニタ６の出力端に接続され、光モニタ６からのモニタ値を制御部９に伝達する。リードピンＰ４及びリードピンＰ５は光モニタ６に対するモニタ用リードピンである。
　リードピンＰ４は光モニタ６の第１の受光器６３の出力端と接続され、第１の受光器６３からの光パワーモニタ値Ｉｐを示す電流を制御部９に伝達する。
　リードピンＰ５は光モニタ６の第２の受光器６５の出力端と接続され、第２の受光器６５からの波長用モニタ値Ｉλを示す電流を制御部９に伝達する。
　リードピンＰ６はヒータ７の一端とサーミスタ８の一端が接続されるヒータ及びサーミスタ共用リードピンである。
　ヒータ７の他端とサーミスタ８の他端は接地電位（接地ノード）とされるステム１１の内平面１１ａにワイヤボンディングによる金線などのワイヤ（図示せず）により電気的に接続され、グラウンド用リードピンＰ７に接続される。
　すなわち、ヒータ７とサーミスタ８は、図７に示すように、ヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７との間に並列接続される。
　サーミスタ８とヒータ７の２つの構成要素に対して、グラウンド用リードピンＰ７を除いて、１つのヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６でよく、リードピンが１本削減される。
　次に、実施の形態１に係る光モジュールにおける１つの特徴であるサーミスタ８とヒータ７、及びそれに関連するリードピン、つまり、ヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６の関係について説明する。
　ヒータ７は、上記でも述べたように、光フィルタ６４におけるリング共振器フィルタ６４ａに対して位相変調器６４ｂとして機能し、リング共振器フィルタ６４ａを加熱してリング共振器フィルタ６４ａにおける温度の調整を行う。
　ヒータ７は低電力であり、抵抗値Ｒｈが高い。
　サーミスタ８は、上記でも述べたように、温度調節器２による温度制御を精度高く行うために、パッケージ１の内部の温度を測定、特に、半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度を測定、検知する。
　従って、ヒータ７とサーミスタ８が独立に制御され、サーミスタ８に対してヒータ７による加熱の影響が小さいことが必要であり、この点について説明する。
　実施の形態１に係る光モジュールは、ヒータ７とサーミスタ８をヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７（接地ノード）との間に電気的に並列接続したものであり、以下に参考例として示すヒータ７とサーミスタ８を用いている。
　ヒータ７は本例において抵抗としての特性を有し、図９に参考例として示すように、サーミスタ８に対して、グラウンド用リードピンＰ７は共用するものの、一端に接続されるリードピンが異なる場合の抵抗値Ｒｈは、図１０に示すように、温度が０度から１００度の範囲において０．５ｋΩの一定値を示す。
　すなわち、ヒータ７は、本例において、光モジュールの使用温度範囲において、温度に依存しない抵抗値Ｒｈが０．５ｋΩのヒータであり、低電力及び高抵抗である。
　図１０において、横軸は光モジュールの使用温度、本例においては、半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度に相当する温度を示し、縦軸はヒータ７の抵抗値Ｒｈを示す。
　サーミスタ８は、本例において、温度に応じて抵抗値ＲＴＨが変化する抵抗としての特性を有し、図９に参考例として示すように、ヒータ７に対して一端に接続されるリードピンが異なる場合の抵抗値ＲＴＨは、図１１に示すように、サーミスタ８の温度が上昇するに応じて抵抗値が低くなり、０度で３５ｋΩ、２５度では１０ｋΩ、５０度で４．１６ｋΩ、１００度では０．７ｋΩを示す。
　図１１において、横軸は半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度を示し、縦軸はサーミスタ８の抵抗値ＲＴＨを示す。
　サーミスタ８は、本例において、Ｒ０：１０ｋΩ、Ｔ０：２５度、Ｂ定数：３９３０Ｋの特性を持つサーミスタを用いた。
　また、図９に示したサーミスタ８の温度に対する抵抗値の曲線は、温度Ｔ０が２５度の時抵抗値Ｒ０が１０ｋΩであり、Ｂ定数が３９３０Ｋであるサーミスタに対して、一般に知られているサーミスタの温度Ｔにおける抵抗値ＲＴＨの計算方法を用いて得た結果である。
　すなわち、実施の形態１に係る光モジュールの使用温度範囲において、サーミスタ８の抵抗値ＲＴＨはヒータ７の抵抗値Ｒｈより大きく、サーミスタ８の抵抗値ＲＴＨとヒータ７の抵抗値Ｒｈは近づけた値に設計してある。
　具体的には、ヒータ７の抵抗値Ｒｈは温度に依存せず一定値を示し、サーミスタ８の抵抗値ＲＴＨは温度に応じて変化し、サーミスタ８の抵抗値ＲＴＨとヒータ７の抵抗値Ｒｈの関係は、半導体レーザ５及び光モニタ６の使用温度範囲において、サーミスタ８の抵抗値ＲＴＨはヒータ７の抵抗値Ｒｈより大きく、ヒータ７の抵抗値Ｒｈの７０倍以下に設定してある。
　実施の形態１に係る光モジュールは、ヒータ７とサーミスタ８をヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７との間に電気的に並列接続されたものであり、ヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７との間に直流電圧を印加してヒータ７とサーミスタ８に直流電流を流すことにより、サーミスタ８は、本例において、抵抗値ＲＴＨが温度に応じて変化するため、ヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７との間の電圧を測定することにより、抵抗値ＲＴＨの変化を読み取ることでパッケージ１内の温度、つまり、半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度を測定、検知することができる。
　すなわち、ヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７との間のヒータ７とサーミスタ８の並列抵抗値Ｒｈ//ＲＴＨは、図８に示すように、サーミスタ８の温度が上昇するに応じて抵抗値が低くなり、２５度ではサーミスタ８の抵抗値ＲＴＨが１０ｋΩであり、ヒータ７の抵抗値Ｒｈが０．５ｋΩであるので０．４８ｋΩを示し、１００度ではサーミスタ８の抵抗値ＲＴＨが０．７ｋΩであり、ヒータ７の抵抗値Ｒｈが０．５ｋΩであるので０．２９ｋΩを示す。
　図８において、横軸はサーミスタ８の温度、つまり、半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度を示し、縦軸はヒータ７の抵抗値Ｒｈとサーミスタ８の抵抗値ＲＴＨの並列抵抗値Ｒｈ//ＲＴＨを示す。
　ヒータ７の抵抗値Ｒｈは温度の変化にかかわらず一定であり、サーミスタ８の抵抗値ＲＴＨは温度に応じて大きく変化するので、図８から明らかなように、ヒータ７とサーミスタ８の並列抵抗値Ｒｈ//ＲＴＨとサーミスタ８の温度、つまり、半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度の関係は一対一に決まり、温度の変化に対して並列抵抗値Ｒｈ//ＲＴＨが変化し、半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度の変化に応じてサーミスタ８の抵抗値ＲＴＨを読み取ることができる。
　サーミスタ８の抵抗値ＲＴＨを読み取るために、本例では、半導体レーザ５及び光モニタ６の使用温度範囲において、サーミスタ８の抵抗値ＲＴＨがヒータ７の抵抗値Ｒｈより大きく、ヒータ７とサーミスタ８の並列抵抗値Ｒｈ//ＲＴＨは使用温度範囲における並列抵抗値Ｒｈ//ＲＴＨの最大値に対して温度の変化１度当たり０．１％以上変化するように設定してある。
　すなわち、ヒータ７とサーミスタ８の並列抵抗値Ｒｈ//ＲＴＨが使用温度範囲における並列抵抗値Ｒｈ//ＲＴＨの最大値に対して温度の変化１度当たり０．１％以上変化する条件を満足するように、サーミスタ８の抵抗値ＲＴＨとヒータ７の抵抗値Ｒｈは近づけた値に設計してある。
　その結果、サーミスタ８の抵抗値ＲＴＨの測定精度が向上している。
　従って、ヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７との間の並列抵抗値Ｒｈ//ＲＴＨを、制御部９がヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７との間に直流電流を流し、ヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７との間に流れる直流電流に基づくヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７との間の電圧を測定することにより、半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度を得ることができる。
　なお、制御部９はヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７との間のアナログ電圧をアナログ／デジタル変換部（ＡＤＣ）によりデジタル信号に変換して制御して用いる。
　また、サーミスタ８により半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度を検知している時、ヒータ７にも直流電流が流れるものの、ヒータ７は光フィルタ６４におけるリング共振器フィルタ６４ａに対する温度の調整のために用いる低電力のヒータであるので、ヒータ７が半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度に対して悪影響を及ぼすものではない。
　光モジュールを動作させる事前準備における、サーミスタ８による半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度の検知は、ヒータ７に対して直流電流が長時間流れることはなく、この点からも、ヒータ７が半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度に対して悪影響を及ぼすものではない。
　また、光モジュールの動作時においても、サーミスタ８による半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度の検知は実施するが、当該検知は定期的、周期的又はランダムに実施するものの短時間による検知であるため、ヒータ７の加熱による半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度に対して悪影響を及ぼすものではない。
　一方、光モジュールの動作時におけるリング共振器フィルタ６４ａにおける温度の調整において、制御部９がヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７との間に直流電流を供給すると、ヒータ７の抵抗値Ｒｈはサーミスタ８の抵抗値ＲＴＨに対して小さく設定しているため、ヒータ７にサーミスタ８より多くの電流が流れるので、ヒータ７への目標値Ｉｈ_targetの電流の供給が容易であり、リング共振器フィルタ６４ａにおける温度の調整を容易に行えることができる。
　要するに、実施の形態１に係る光モジュールは、ヒータ７とサーミスタ８をヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７との間に電気的に並列接続されたものであるが、ヒータ７の抵抗値Ｒｈとサーミスタ８の抵抗値ＲＴＨの関係において、サーミスタ８の抵抗値ＲＴＨの変化が読み取れる程度にヒータ７の抵抗値Ｒｈが大きく、かつ、光モジュールの動作時におけるリング共振器フィルタ６４ａにおける温度の調整において、ヒータ７にサーミスタ８より多くの電流が流れるようにヒータ７の抵抗値Ｒｈが小さくしてあるので、ヒータ７とサーミスタ８をヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７は共用するものの、一端に接続されるリードピンを異なるものにしたものと同等の機能が得られる。
　ところで、本例において、ヒータ７として、抵抗値Ｒｈが光モジュールの使用温度範囲において温度に依存しない抵抗値Ｒｈを持つヒータを用いたが、ヒータ７として、温度に若干依存して抵抗値Ｒｈが変化する特性を有するヒータを用いてもよい。
　温度に若干依存して抵抗値Ｒｈが変化する特性を有するヒータを用いる場合、制御部９において、制御部９が読みだした並列抵抗値Ｒｈ//ＲＴＨに制御部９が温度に対するヒータ７の抵抗値Ｒｈの変化分を補正して、半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度を得ればよい。
　または、事前に、温度と並列抵抗値Ｒｈ//ＲＴＨとの関係を調査し、図８に示した特性図を得、特性図に示す温度と並列抵抗値Ｒｈ//ＲＴＨとの関係を制御部９がテーブルとして記憶し、制御部９が読みだした並列抵抗値Ｒｈ//ＲＴＨとテーブルに記憶された関係とを比較し、半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度を得てもよい。
　以上に述べたように、実施の形態１に係る光モジュールは、半導体レーザ５の温度調整を行う機能を果たす温度調節器２と、半導体レーザ５からの光出力のモニタ及び発振波長のモニタを行う機能を果たす光モニタ６を備え、さらに、ヒータ７及びサーミスタ８を備え、ヒータ７とサーミスタ８が電気的に並列接続され、ヒータ７の一端とサーミスタ８の一端がヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６に接続されるものとしたので、ヒータ７とサーミスタ８が実質的に独立に制御され、グラウンド用リードピンＰ７を除いて、ヒータ７及びサーミスタ８に対するリードピンとして１つのヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６でよく、機能を高度化した光モジュールとしての小型化が図れる。
　要するに、実施の形態１に係る光モジュールは、ヒータ７とサーミスタ８に対して１本のヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６により、ヒータ７による加熱とサーミスタ８による温度の測定、検知を独立して行え、光モジュールとしての小型化を図った上で、光モジュールとしての機能を向上できる。
　実施の形態１では、ヒータ７は光モニタ６におけるリング共振器フィルタ６４ａにおける温度の調整用として用いたが、他の構成要素に対する温度調整又はパッケージ内の温度環境の調整に用いるものであってもよい。
　また、実施の形態１では、サーミスタ８は、光モジュールを動作させる事前準備、及び光モジュールの動作時において半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度の測定、検知用として用いたが、他の構成要素に対する測定、検知又はパッケージ内の温度環境の測定、検知に用いるものであってもよい。
実施の形態２．
　実施の形態２に係る光モジュールを図１２に基づいて説明する。
　実施の形態２に係る光モジュールは、実施の形態１に係る光モジュールに対し、ヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６と接地ノードとの間にヒータ７と電気的に直列接続されたキャパシタ７１と、ヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６と接地ノードとの間にサーミスタ８と電気的に直列接続されたインダクタ８１をパッケージ１内に収納された点が異なり、その他の点については同じ又は同様である。
　なお、図１２中、図７に付された符号と同一符号は同一又は相当部分を示す。
　以下に、実施の形態１に係る光モジュールに対する相違点を中心に説明する。
　キャパシタ７１はヒータ７とヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６との間に電気的に直列接続される。
　インダクタ８１はサーミスタ８とヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６との間に電気的に直列接続される。
　ヒータ７とキャパシタ７１の直列体とサーミスタ８とインダクタ８１の直列体はヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６との間に電気的に並列接続される。
　光モジュールの動作時において、ヒータ７へ目標値Ｉｈ_targetの電流となる交流電流が流れるように制御部９がヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７との間に交流電流を供給すると、リング共振器フィルタ６４ａにおけるピーク波長λfiltが得られる温度にリング共振器フィルタ６４ａが温度調整される。
　ヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７との間には交流電流を供給されるため、サーミスタ８とインダクタ８１の直列体には電流が流れない。
　要するに、ヒータ７とキャパシタ７１の直列体のみに交流電力をかけることができる。
　一方、半導体レーザ５からのレーザ光によるモニタ値の目標値と半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度との関係をより精度高く知るための、光モジュールを動作させる事前準備において、制御部９がヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７との間に直流電流を供給すると、制御部９は、ヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７との間に流れる直流電流を基に直流電圧を測定することにより、ヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７との間の抵抗値を得ることができ、インダクタ８１の抵抗値を考慮した図１１に示す特性図の関係から、半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度を得ることができる。
　ヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７との間には直流電流が供給されるため、ヒータ７とキャパシタ７１の直列体には電流が流れない。
　なお、インダクタ８１の抵抗値はほとんど無視できるため、ヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７との間の抵抗値はサーミスタ８の抵抗値ＲＴＨとして得られる。
　要するに、サーミスタ８とインダクタ８１の直列体のみに直流電力をかけることができ、しかも、サーミスタ８の抵抗値ＲＴＨを得ることができる。
　光モジュールの動作時において、定期的、周期的又はランダムにサーミスタ８により半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度を検知する場合も、制御部９がヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７との間に直流電流を供給する。
　ヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７との間に直流電流を供給することにより、ヒータ７とキャパシタ７１の直列体に電流を流すことなく、サーミスタ８の抵抗値ＲＴＨを得ることができる。
　以上に述べたように、実施の形態２に係る光モジュールは、実施の形態１に係る光モジュールと同様に、機能を高度化した光モジュールとしての小型化が図れるという効果を有する。
　さらに、実施の形態２に係る光モジュールは、ヒータ７による加熱時にサーミスタ８に電流が流れず、ヒータ７とキャパシタ７１の直列体のみに交流電力をかけることができ、サーミスタ８による温度の測定、検知時にヒータ７に電流が流れず、サーミスタ８とインダクタ８１の直列体のみに直流電力をかけることができ、しかも、サーミスタ８の抵抗値ＲＴＨを得ることができる。
　なお、図１３に示すように、実施の形態１に係る光モジュールに対し、ヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６と接地ノードとの間にヒータ７と電気的に直列接続されたインダクタ７２と、ヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６と接地ノードとの間にサーミスタ８と電気的に直列接続されたキャパシタ８２を配置したものでも良い。
　図１３に示す実施の形態２に係る光モジュールの変形例において、光モジュールの動作時に、ヒータ７へ目標値Ｉｈ_targetの電流となる交流電流が流れるように制御部９がヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７との間に直流電流を供給すると、ヒータ７とインダクタ７２の直列体のみに直流電力をかけることができ、サーミスタ８とキャパシタ８２の直列体に電流を流すことなく、リング共振器フィルタ６４ａの温度調整ができる。
　一方、サーミスタ８により半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度を検知する場合、制御部９がヒータ及びサーミスタ共用リードピンＰ６とグラウンド用リードピンＰ７との間に交流電流を供給すると、サーミスタ８とキャパシタ８２の直列体のみに交流電力をかけることができ、ヒータ７とインダクタ７２の直列体に交流電流を流すことなく、サーミスタ８の抵抗値ＲＴＨを得ることができ、半導体レーザ５の温度及び光モニタ６の温度を検知、測定できる。
　図１３に示す実施の形態２に係る光モジュールの変形例においても、実施の形態２に係る光モジュールと同様の効果を有する。
　なお、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
　本開示に係る光モジュールは、大容量の光通信システムに用いられる光モジュール、特に、デジタルコヒーレント通信方式に用いられる光モジュールに好適である。
　また、本開示に係る光モジュールは単一波長半導体レーザを備える光通信用のＴＯ－ＣＡＮ型光送信モジュールに適している。
　１　パッケージ、１１　ステム、１２　キャップ、１３　窓、２　温度調節器、３　台座、４　半導体レーザ用サブマウント、５　半導体レーザ、６　光モニタ、６１　光カプラ、６２　分波器、６３　第１の受光器、６４　光フィルタ、６５　第２の受光器、７　ヒータ、７１　キャパシタ、７２　インダクタ、８　サーミスタ、８１　インダクタ、８２　キャパシタ、９　制御部、Ｐ１～Ｐ７　リードピン。

Claims (12)

  1. 　ステム、及び側壁部の開口端面が前記ステムの内平面の周端部に接して固定された筒状の窓付きキャップにより構成されるパッケージと、
    　前記パッケージ内に収納され、前記窓付きキャップの窓からレーザ光を出射する半導体レーザと、
    　前記パッケージ内に収納され、前記半導体レーザからのレーザ光を受光し、前記半導体レーザからのレーザ光をモニタする光モニタと、
    　前記パッケージ内に収納され、前記光モニタからのモニタ値が設定モニタ値から逸脱すると、前記半導体レーザ及び前記光モニタに与える温度を変化させる制御が行われる、前記半導体レーザにおける温度及び前記光モニタにおける温度を調節する温度調節器と、
    　前記パッケージ内に収納されるヒータと、
    　前記パッケージ内に収納され、前記ヒータと電気的に並列接続されるサーミスタと、
    　前記ステムと電気的に絶縁されて貫通し、前記ステムの内平面から露出したインナーリード部に前記半導体レーザの電極が接続されるレーザ用リードピンと、
    　前記ステムと電気的に絶縁されて貫通し、前記ステムの内平面から露出したインナーリード部に前記光モニタの出力端が接続されるモニタ用リードピンと、
    　前記ステムと電気的に絶縁されて貫通し、前記ステムの内平面から露出したインナーリード部に前記温度調節器の電極が接続される温度調節器用リードピンと、
    　前記ステムと電気的に絶縁されて貫通し、前記ステムの内平面から露出したインナーリード部に前記ヒータの一端と前記サーミスタの一端が接続されるヒータ及びサーミスタ共用リードピンと、
    　前記ステムと電気的に接続されたグラウンド用リードピンと、
    　を備える光モジュール。
  2. 　前記温度調節器は前記ステムに載置され、
    　前記温度調節器の実装面に載置固定され、前記半導体レーザが載置固定される立面部と、前記立面部と一体に形成され、前記半導体レーザの後方レーザ光を受光する位置に前記光モニタが載置固定される平面部と、前記立面部の立面の反対側に形成され、前記サーミスタが載置固定される水平面である載置面を有する段差部とを有する台座を備えた、
    　請求項１に記載の光モジュール。
  3. 　前記光モニタは、前記半導体レーザからのレーザ光を受光する第１の受光器、前記半導体レーザからのレーザ光を受光する光フィルタ、及び前記光フィルタを介して前記レーザ光を受光する第２の受光器を有し、
    　前記モニタ用リードピンは、前記第１の受光器の出力端が接続されるリードピン、及び前記第２の受光器の出力端が接続されるリードピンにより構成される、
    　請求項１に記載の光モジュール。
  4. 　前記温度調節器は＋電極と－電極を有するペルチェ素子により構成される熱電クーラーであり、
    　前記温度調節器用リードピンは、前記温度調節器の＋電極が接続されるリードピン、及び前記温度調節器の－電極が接続されるリードピンにより構成される、
    　請求項１に記載の光モジュール。
  5. 　前記サーミスタは温度に応じて抵抗値が変化する抵抗としての特性を有し、
    　前記サーミスタの抵抗値は、前記半導体レーザ及び前記光モニタの使用温度範囲において、前記ヒータの抵抗値より大きく、前記ヒータの抵抗値の７０倍以下である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光モジュール。
  6. 　前記サーミスタは温度に応じて抵抗値が変化する抵抗としての特性を有し、
    　前記ヒータは前記半導体レーザ及び前記光モニタの使用温度範囲において抵抗値が一定であり、
    　前記使用温度範囲において、前記サーミスタの抵抗値は前記ヒータの抵抗値より大きく、前記サーミスタと前記ヒータとの並列抵抗値が前記使用温度範囲における前記サーミスタと前記ヒータとの並列抵抗値の最大値に対して温度の変化１度当たり０．１％以上変化する、
    　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光モジュール。
  7. 　前記光モニタは光カプラと分波器と第１の受光器と光フィルタと第２の受光器とを有する平面導波路型光モニタであり、前記光モニタからのモニタ値は第１のモニタ値と第２のモニタ値を有し、
    　前記第１の受光器は、前記半導体レーザからのレーザ光を前記光カプラが受光し、前記分波器から分波された一方のレーザ光を、光導波路を介して受光し、当該受光した光を光電変換して出力端に前記第１のモニタ値を出力し、
    　前記第２の受光器は、前記半導体レーザからのレーザ光を前記光カプラが受光し、前記分波器から分波された他方のレーザ光を前記光フィルタによりフィルタリングされたレーザ光を受光し、当該受光した光を光電変換して出力端に前記第２のモニタ値を出力し、
    　前記モニタ用リードピンは、前記第１の受光器の出力端が接続されるリードピン、及び前記第２の受光器の出力端が接続されるリードピンにより構成され、
    　前記ヒータは前記光モニタを加熱して前記光モニタにおける温度の調整を行う、
    　請求項１に記載の光モジュール。
  8. 　前記サーミスタは温度に応じて抵抗値が変化する抵抗としての特性を有し、
    　前記サーミスタの抵抗値は、前記半導体レーザ及び前記光モニタの使用温度範囲において、前記ヒータの抵抗値より大きく、前記ヒータの抵抗値の７０倍以下である請求項７に記載の光モジュール。
  9. 　前記サーミスタは温度に応じて抵抗値が変化する抵抗としての特性を有し、
    　前記ヒータは前記半導体レーザ及び前記光モニタの使用温度範囲において抵抗値が一定であり、
    　前記使用温度範囲において、前記サーミスタの抵抗値は前記ヒータの抵抗値より大きく、前記サーミスタと前記ヒータとの並列抵抗値が前記使用温度範囲における前記サーミスタと前記ヒータとの並列抵抗値の最大値に対して温度の変化１度当たり０．１％以上変化する、
    　請求項７に記載の光モジュール。
  10. 　前記ヒータ及びサーミスタ共用リードピンと接地ノードとの間に前記ヒータと電気的に直列接続されたキャパシタと、
    　前記ヒータ及びサーミスタ共用リードピンと前記接地ノードとの間に前記サーミスタと電気的に直列接続されたインダクタと、
    　を備えた請求項１から請求項４、請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の光モジュール。
  11. 　前記ヒータ及びサーミスタ共用リードピンと接地ノードとの間に前記ヒータと電気的に直列接続されたインダクタと、
    　前記ヒータ及びサーミスタ共用リードピンと前記接地ノードとの間に前記サーミスタと電気的に直列接続されたキャパシタと、
    　を備えた請求項１から請求項４、請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の光モジュール。
  12. 　前記ステムは直径５．６mmの円板状の金属であり、前記窓付きキャップは円筒形状である請求項１から請求項４、請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の光モジュール。
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