JP2009289842A - 光デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】正常動作温度範囲が異なるレーザダイオード素子でも同じ構造の光デバイスに組み込んで使用することができる光デバイスを提供することを課題とする。
【解決手段】レーザダイオード素子１０を含む光学部品が筐体１１内に組み込まれる。レーザダイオード素子１０の近傍にバイモルフ型圧電素子１２が配置される。バイモルフ型圧電素子１２の自由端は、レーザダイオード素子１０に接触する。バイモルフ型圧電素子１２は制御回路１３，１４，１５により駆動制御される。
【選択図】図３

Description

本発明は光デバイスに係り、特にレーザダイオード（ＬＤ）素子などの温度変化に敏感な特性を有する素子が組み込まれた光デバイスに関する。

同期光伝送網や同期デジタルハイアラキーシステムなどの光通信システムでは、同期した１波長の単一光信号を光ファイバ一本を用いて伝送する。そのようなシステムに用いられる光中間中継局や光端局には、発光用のレーザダイオード（ＬＤ）素子と受光用のフォトダイオード（ＰＤ）素子が組み込まれた光モジュールが用いられる。

直接変調タイプの送信光モジュールに用いられるＬＤ素子は、一般的にチップ単品では用いられない。例えば、ＬＤ素子は光ファイバに結合可能な構造を有する光デバイスに組み込まれた状態で用いられる。そのような光デバイスとしてＴＯＳＡ（Transmitter Optical Sub Assembly）と称される発光デバイス、及びＲＯＳＡと称される受光デバイスがある。ＴＯＳＡは、一般的に、ＬＤ素子と、ＬＤ素子を光ファイバに接続するための光学結合部と、モニタダイオードとを含む。一方、ＲＯＳＡは、一般的に、フォトダイオード（ＰＤ）素子と、ＰＤ素子により変換された信号を処理するためのＬＳＩとを有する。

図１は上述のＴＯＳＡとＲＯＳＡとが一つのケースに組み込まれて形成された光デバイスの分解斜視図である。図２は図１に示す光デバイスの正面図である。ＴＯＳＡに含まれるＬＤ素子１に接続された光コネクタ部１ａ、及びＲＯＳＡに含まれるＰＤ素子２に接続された光コネクタ部２ａは、光デバイスのケース３内に設けられたホルダ４の溝部に嵌め込まれる。ケース３に蓋５が取り付けられると、ＬＤ素子１とＰＤ素子２は、ケース３の底面に貼り付けられた伝熱シート６と蓋５との間に挟み込まれて固定される。

ケース３内には、電子部品が搭載された回路基板７も収納される。回路基板７に搭載される電子部品は、ＬＤ素子１を駆動するためのＬＤ駆動回路を形成するＬＳＩ、ＰＤ素子２を動作させるためのＰＤ動作回路を形成するＬＳＩなどである。

ケース３内に収容されたＬＤ素子１、ＰＤ素子２、及びＬＳＩは発熱部品であり、これらの素子及びＬＳＩからの熱は、金属製のケース３を介して周囲に放出される。ＬＤ素子１及びＰＤ素子２はケース３の内面に取り付けられた伝熱シート６に押し付けられているので、ＬＤ素子１及びＰＤ素子２の内部で発生した熱は、主に伝熱シート６を介してケース３に伝達され、ケース３から周囲に放出される。すなわち、伝熱シート６及びケース３は、ＬＤ素子１及びＰＤ素子２のヒートシンク（冷却手段）として機能する。

回路基板７に搭載されたＬＤ駆動回路用ＬＳＩやＰＤ動作回路用ＬＳＩも発熱するが、これらＬＳＩからの熱は回路基板７を介してケース３に伝達され、また、ケース３内の空気を介してケース３に伝達され、最終的にケース３から周囲に放出される。

上述のようにＬＤ素子１は、伝熱シート６及びケース３を介して放熱されるものであり、ＬＤ素子１とケース３の雰囲気との間の熱抵抗は一定である。すなわち、ＬＤ素子１からの放熱量は、ＬＤ素子１とケース３の雰囲気との間の温度差に比例して一定の値となる。

ここで、光デバイスが設置される環境温度範囲は、例えば通常温度範囲が０〜６０℃であるが、広温度範囲仕様のものでは例えば−４０℃〜＋８５℃の温度範囲が要求される。すなわち、ＬＤ素子は、−４０℃〜＋８５℃の環境温度範囲内で正常に動作して発光することが要求される。

ところが、ＬＤ素子の発光スペクトルにおける中心発光波長は、ＬＤ素子の温度により大きく変化する。量産したＬＤ素子には、適切に動作可能な正常動作温度範囲にばらつきがあるため、現状では使用環境に適合するようなＬＤ素子を選別して使用している。すなわち、量産したＬＤ素子を駆動し、例えば−４０℃〜＋８５℃の温度範囲内で正常に動作するもののみを選別する。このため、ＬＤ素子の歩留まりが悪く、結果としてＬＤ素子のコストが高くなってしまう。ＬＤ素子では、特に低温時のしきい値電流（バイアス電流）が小さくなるため、低温時の動作電流の制御が難しいという問題がある。

ここで、ＬＤ素子の温度を測定し、動作時の温度が一定の範囲となるように温度制御することで、発光波長変動を抑制し、正常動作温度範囲のばらつきを吸収することができる。そのような温度制御を行なうためには、ＬＤ素子の温度を精度よく測定する必要がある。ところが、例えばサーミスタを用いてＬＤ素子の温度を測定する際に、サーミスタの搭載位置とＬＤ素子との間に温度差があり、サーミスタでの検出温度がＬＤ素子の実際の温度と一致しないという問題がある。

このような問題を解決するために、ＬＤ素子の極近傍とサーミスタとの間に金属ワイヤなどの熱抵抗低減手段を設け、ＬＤ素子とサーミスタとの間の温度差を極力小さくして、温度測定誤差を軽減することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、ＬＤ素子を内蔵した半導体モジュールを、第１及び第２の支持ユニットで支持し、第２の支持ユニットと半導体モジュールとの接触面に温度センサと熱遮断手段を設け、半導体モジュールの温度測定誤差を軽減することが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００４−７９９８９号公報 特開２００３−３１８８４号公報

光デバイス内のＬＤ素子の実際の温度を測定して温度制御を行い、ＬＤ素子の特性を安定化する方法では、温度測定手段と温度制御手段を光デバイスに設けなければならず、光デバイスの製造コストが非常に高くなってしまい、実用的ではない。

そこで、センサによる温度測定を行なわずにＬＤ素子の温度を制御することにより、正常動作温度範囲が異なるＬＤ素子でも同じ構造の光デバイスに組み込んで使用することができるような光デバイスの開発が望まれている。

上述の目的を達成するために、レーザダイオード素子を含む光学部品と、該光学部品を収容する筐体と、該レーザダイオード素子の近傍に配置され、自由端が、前記レーザダイオード素子または前記レーザダイオード素子を支持する支持部材に接触可能な圧電素子と、該圧電素子の自由端の前記レーザダイオード素子または前記レーザダイオード素子を支持する支持部材への接触または非接触状態を制御する制御回路とを有する光デバイスが提供される。

前記バイモルフ型圧電素子の固定端は前記ケースに固定され、前記自由端は前記バイモルフ型圧電素子の作動時に前記レーザダイオード素子又は前記レーザダイオード素子を支持する支持部材に接触することが好ましい。

上述の光デバイスによれば、周囲温度が低いときには正常に動作しないレーザダイオード素子であっても、レーザダイオード素子が自己発熱により温度が上昇するか、あるいは近傍の発熱体から熱を受けて温度が上昇する。このため、周囲温度が低いときでもレーザダイオード素子自体の温度が上昇し、正常に動作することができるようになる。すなわち、低温では正常に動作しないレーザダイオード素子であっても光デバイスに使用することができるようになる。したがって、レーザダイオード素子の選別の必要がなくなるか、選別のための温度範囲を広げることができ、レーザダイオード素子の歩留まりが向上する。したがって、レーザダイオード素子の製造コストを低減することができ、結果として、光デバイスの製造コストを低減することができる。

次に、実施形態について図面を参照しながら説明する。

まず、ＬＤ素子の温度制御機構について説明する。図３はＬＤ素子の温度制御機構の動作を説明するための図である。図３に示す温度制御機構は、特に低温でＬＤ素子が作動する際に、ＬＤ素子の自己発熱により温度をＬＤ素子自体の温度を上昇させる。これにより、周囲温度が非常に低くてもＬＤ素子の温度を正常に動作可能な温度まで上昇させることができる。したがって、特に低温側の正常動作可能温度が高いＬＤ素子であっても、低温時にのみＬＤ素子の温度を上昇させることで、正常に動作させることができる。

図３に示すように、ＬＤ素子１０は放熱部として機能するケース１１の内壁近傍に配置されているものとする。ケース１１の内壁にバイモルフ型圧電素子１２が取り付けられる。バイモルフ型圧電素子１２は電圧を印加すると一方向に変形する（曲がる）という特性を有している（以下、バイモルフ型圧電素子１２を単に圧電素子１２と称することもある）。圧電素子１２の一端側がケース１１に取り付けられ、反対端側は自由になっている。圧電素子１２に電圧を印加すると圧電素子１２は変形し、図３（ａ）に示すように自由端がＬＤ素子１０に接触する。一方、圧電素子１２に電圧を印加しないと、圧電素子１２はもとの形状にもどり、図３（ｂ）に示すように自由端はＬＤ素子１０から離れる。

圧電素子１２への駆動電圧の印加、停止は、スイッチ１３により切替えられる。スイッチ１３の動作は、比較回路１４からの信号により制御される。比較回路１４は、温度センサ１５により検出した圧電素子１２の温度と予め設定された切替温度とを比較して、比較結果に基づいてＯＮ信号をスイッチ１３に供給する。すなわち、ＬＤ素子１０の温度が切替温度以上の場合は、比較回路１４はスイッチ１３をＯＮとするＯＮ信号を出力する。これにより、スイッチ１３は、圧電素子１２に駆動電圧を印加する側に切替えられる（図３（ａ））。一方、圧電素子１２の温度が切替温度より低い場合は、比較回路１４はスイッチ１３をＯＮとする信号を出力しないので、スイッチ１３は、圧電素子１２に駆動電圧を印加しない側に切替えられる（図３（ｂ））。

以上のような温度制御機構によれば、圧電素子１２の温度が所定の温度である切替温度より高い状態（常温状態）では、圧電素子１２がＬＤ素子１０に接触し（図３（ａ））、ＬＤ素子１０の熱は圧電素子１２を介してケース１１に流れる。これにより、ＬＤ素子１０の熱は、圧電素子１２とケース１１を介して周囲に放出され、ＬＤ素子１０は冷却される。一方、圧電素子１２の温度が切替温度より低い状態（低温状態）では、圧電素子１２がＬＤ素子１０から離れ（図３（ｂ））、ＬＤ素子１２の熱は圧電素子１２を介してケース１１に流れない。したがって、ＬＤ素子１０の熱はＬＤ素子１０の内部に蓄積され、ＬＤ素子１０の温度は上昇する。

図４は上述の温度制御機構の効果を説明するための図である。光デバイスの周囲温度範囲が−４０℃〜＋８５℃である場合を想定する。

従来のようにＬＤ素子１０から常にケース１１に放熱する場合は、周囲温度が最も高い温度である＋８５℃の時にＬＤ素子１０が作動すると、内部発熱によりＬＤ素子１０の表面温度は周囲温度より高くなり、例えば＋８７℃となる。一方、周囲温度が最も低い温度である−４０℃の時にＬＤ素子１０が作動すると、内部発熱によりＬＤ素子１０の表面温度は周囲温度より高くなり、例えば−３８℃となる。なお、この場合は、周囲温度が最も低い温度であても、ＬＤ素子１０からケース１１に放熱されることとなる。すなわち、周囲温度が最も低い温度であても、ＬＤ素子１０は冷却された状態となる。

一方、図３に示す温度制御機構が設けられている場合は、周囲温度が最も高い温度である＋８５℃の時にＬＤ素子１０が作動すると、内部発熱によりＬＤ素子１０の表面温度は周囲温度より高くなり、例えば＋８７℃となる。これは従来のようにＬＤ素子１０からケース１１に放熱する場合と同じである。すなわち、高温側では、圧電素子１２がＬＤ素子１０に接触して圧電素子１２を介してＬＤ素子１０の熱がケース１１に流れて放熱されるため、従来のケースからの放熱と同様な冷却が行なわれる。一方、周囲温度が最も低い温度である−４０℃の時にＬＤ素子１０が作動すると、ＬＤ素子１０の表面温度は周囲温度より高くなり、例えば−２３℃となる。周囲温度が切替温度より低い場合は、圧電素子１２がＬＤ素子１０から離れているため、ＬＤ素子１０は冷却されずに自己内部発熱によりＬＤ素子１０自体が加熱されるためである。

以上のように、ＬＤ素子１０とケース１１との間にバイモルフ型圧電素子１２を設けることで、低温時は冷却を行なわず、高温時のみ冷却を行なうという温度制御を容易に達成することができる。バイモルフ型圧電素子１２がＬＤ素子１０に接触しているときには、ＬＤ素子１０とケース１１との間の熱抵抗は小さくなり、ＬＤ素子１０は冷却される。一方、バイモルフ型圧電素子１２がＬＤ素子１０から離れているときには、ＬＤ素子１０とケース１１との間の熱抵抗は大きくなり、ＬＤ素子１０はほとんど冷却されない。なお、低温時にＬＤ素子１０の自己発熱による温度上昇は、ＬＤ素子１０の消費電流（駆動電流）が大きいほど大きくなり、消費電流の大きなＬＤ素子ほど効果がある。

なお、圧電素子１２の動作を切替えるための所定の温度である切替温度は、最も低い温度からある程度上の温度として設定すればよい。例えば、図４に示す例では、周囲温度が−４０℃においてＬＤ素子１０を冷却しない場合の温度が−２３℃となるので、切替温度は−２３℃より高い温度であればよい。

また、ＬＤ素子１０の温度を測定するセンサ１５は、高い精度で測定する必要はなく、必ずしもＬＤ素子１０に直接取り付ける必要はない。センサ１５は、例えば、ＬＤ素子１０に接触している部品やその近傍に配置してもよく、あるいは、ケース１１内の温度を測定して、ＬＤ素子１０の表面温度として用いたり、ケース１１内の温度から換算してＬＤ素子１０の表面温度を求めることもできる。

次に、第１実施形態による光デバイスについて説明する。図５は第１実施形態による光デバイスの分解斜視図である。図５において、図１に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は適宜省略する。

図５に示す光デバイスは、図１に示す光デバイスと同様にＴＯＳＡとＲＯＳＡを一つのケースに組み込んだ光送受信モジュールである。ただし、図５に示す光デバイスでは、図３に示す温度制御機構によりＬＤ素子１の温度が制御される。すなわち、図５に示す光デバイスでは、伝熱シートとの接触でＬＤ素子１を冷却するのではなく、バイモルフ型圧電素子１２をＬＤ素子１とケース３との間に設けて、バイモルフ型圧電素子１２を介してＬＤ素子１を冷却する。バイモルフ型圧電素子１２はケース３の壁面及び蓋５の内面に取り付けられる。なお、ケース３と蓋５とで、光デバイスの筐体を形成する。

図６は図５に示す光デバイスの蓋５を外した状態の平面図であり、図７はケース３に組み込まれたＬＤ素子１の周辺を示す側面図である。また、図８は図５に示す光デバイスを前方から見た際のＬＤ素子と圧電素子との位置関係を示す簡略図である。

図５には示されていないが、図６に示すように、ＬＤ素子１とＬＤ素子２の間に壁部３ａが設けられる。壁部３ａはケース３の底面から垂直に立ち上がる部分であり、圧電素子１２を取り付けるために設けられている。

圧電素子１２の数は、多いほどＬＤ素子１の冷却効果が大きいので、本実施形態では、図８に示すように、ＬＤ素子１の周囲４方向に４つのバイモルフ型圧電素子１２を配置して、各々がＬＤ素子１に接触できるようにしている。

図９は図６に示す圧電素子１２及びその周囲を拡大した図である。図９には、圧電素子１２に駆動電圧を印加する制御回路も示されている。バイモルフ型圧電素子１２の電極は回路基板７に接続され、回路基板７の制御回路から電圧が印加される。圧電素子１２の電極の一方は回路基板７の接地電極に接続され、他方の電極は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２０のドレインに接続されている。ＦＥＴ２０は図３に示すスイッチ１３に相当する。ＦＥＴ２０のソースにはＤＣ／ＤＣコンバータ２１を介して電源Ｖｃｃから電圧が供給される。ＦＥＴ２０のゲートにはコンパレータ２２が接続される。コンパレータ２２は図３に示す比較回路１４に相当する。コンパレータ２２の入力端子の一方はサーミスタ２４に接続され、サーミスタ２４が検出した温度に応じた電圧（第１の電圧）が供給される。サーミスタ２４は図３に示すセンサ１５に相当する。コンパレータ２２の入力端子の他方には切替電圧設定部として機能する可変抵抗２３が接続され、切替温度に対応した切替電圧（第２の電圧）が供給される。切替電圧は、可変抵抗２３を調整することで所望の電圧に設定することができる。

コンパレータ２２は、サーミスタ２４からの電圧（第１の電圧）と可変抵抗２３からの切替電圧（第２の電圧）を比較し、サーミスタ２４からの電圧が切替電圧以上になったらＦＥＴ２０にＯＮ信号を出力する。ＦＥＴ２０のゲートにＯＮ信号が供給されると、ＥＦＴ２０が開き、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１からの電圧が圧電素子１２に供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータからの電圧により圧電素子１２は湾曲してＬＤ素子１に接触する。これにより、ＬＤ素子１から圧電素子１２を介して筐体の一部であるケース３又は蓋５に熱が伝達され、ＬＤ素子１は冷却される。

言い換えれば、サーミスタ２４からの電圧が切替電圧より小さい場合、ＦＥＴ２０にＯＮ信号は出力されず、ＥＦＴ２０は閉じており、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１からの電圧は圧電素子１２に供給されない。したがって、圧電素子１２は駆動されずに湾曲しないためＬＤ素子１から離れた状態になる。この状態では、ＬＤ素子１から筐体（ケース３又は蓋５）に熱はほとんど伝わらず、ＬＤ素子１は冷却されずに内部発熱により温度が上昇する。したがって、周囲温度が低くて切替温度より低いときには、ＬＤ素子１はそれ自体の駆動電流により発熱し、周囲温度より高い温度となる。したがって、周囲温度が低い場合には正常に動作しなかった場合でも、ＬＤ素子１が自己発熱により温度が上昇し、正常に動作可能な状態となる。

以上のように、例えば−４０℃では正常に動作しないＬＤ素子であっても、ＬＤ素子１が自己発熱により温度が上昇するため、ＬＤ素子１の温度は例えば−２３℃となり、正常に動作することができるようになる。すなわち、−４０℃では正常に動作しないＬＤ素子であっても光デバイスに使用することができるようになり、ＬＤ素子の選別の必要がなくなるか、選別のための温度範囲を広げることができ、ＬＤ素子の歩留まりが向上する。したがって、ＬＤ素子の製造コストを低減することができ、結果として、光デバイスの製造コストを低減することができる。

なお、上述の光デバイスは、ケース３内にＬＤ素子１とＰＤ素子２とを組み込んだ光送受信モジュールであるが、ＬＤ素子１だけをケースに組み込んだ光モジュール（ＴＯＳＡ）であってもよい。

次に、第２実施形態について説明する。図１０は第２実施形態による光デバイスにおけるＬＤ素子及び圧電素子及びその周囲を示す平面図であり、図１１は図１０に示すＬＤ素子及び圧電素子及びその周囲を示す側面図である。また、図１２は図１０に示す圧電素子の動作を説明するための図である。

本実施形態では、圧電素子１２をＬＤ素子１に直接接触させるのではなく、ＬＤ素子１を支持する支持部材であるホルダ４の側面に圧電素子１２を接触させることで、ＬＤ素子１を冷却する。ホルダ４はＬＤ素子１及びＰＤ素子２を挟み込んで支持する部材であり、ＬＤ素子１の熱は容易にホルダ４に伝わる。ここで、本実施形態では、図１２に示すように、ホルダ４はケース３及び蓋５に対して、断熱材３０を介して取り付けられる。したがって、ホルダ４とケース３及び蓋５との間は熱的に遮断された状態となる。

圧電素子１２は、ケース３及び蓋５の内面に取り付けられ、変形したときにホルダ４の側面に接触するように配置される。バイモルフ型圧電素子１２の動作は図９に示す制御回路により制御される。本実施形態では、周囲温度が高いときには、図１２（ａ）に示すように、圧電素子１２がホルダ４に接触して、ホルダ４から圧電素子１２を介して熱がケース３及び蓋５に伝わる。したがって、ホルダ４に支持されたＬＤ素子１及びＰＤ素子２で発生した熱は、ホルダ４及び圧電素子１２を介してケース３及び蓋５に伝わり周囲に放出され、ＬＤ素子１及びＰＤ素子２は冷却される。

一方、周囲温度が低いときには、図１２（ｂ）に示すように、圧電素子１２がホルダ４から離間して、ホルダ４とケース３及び蓋５との間は熱的に遮断される。したがって、ホルダ４に支持されたＬＤ素子１及びＰＤ素子２で発生した熱は、ホルダ４内に蓄積されホルダ４の温度が上昇すると共にＬＤ素子１の温度も上昇する。

以上のように、本実施形態でも、上述の第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態では、周囲温度が高いときには、ホルダ４に支持されたＰＤ素子２もＬＤ素子１と同様に冷却される。周囲温度が高いときには、ＰＤ素子２からの熱によってもホルダ４が加熱される。

次に、第３実施形態について説明する。図１３は第３実施形態による光デバイスにおけるＬＤ素子及び圧電素子及びその周囲を示す平面図であり、図１４は図１３に示すＬＤ素子及び圧電素子及びその周囲を示す側面図である。また、図１５は図１３に示す圧電素子の動作を説明するための図である。

本実施形態による光デバイスは、上述の第１実施形態による光出デバイスと同様な構造であるが、圧電素子１２の一つ（蓋５に取り付けられた圧電素子１２のみ）が回路基板７に搭載されたＬＳＩ３２に取り付けられている点が異なる。ＬＳＩ３２は、例えばＬＤ素子１を駆動するためのＬＳＩであり、ＬＤ素子１を駆動する際に発熱する発熱体である。

熱伝導性の接着材３４によりＬＳＩ３２に取り付けられた圧電素子１２は、図１５（ｂ）に示すように、周囲温度が高温のときは駆動されて変形し、その自由端部は蓋５に接触する。したがって、周囲温度が高温のときはＬＳＩ３２の熱を蓋５に放出し、ＬＳＩ３２は冷却される。一方、周囲温度が低温のとき、すなわち切替温度より低いときには、図１５（ａ）に示すように、ＬＳＩ３２に取り付けられた圧電素子１２は変形せずに、伝熱シート３３を介してＬＤ素子１に押し付けられた状態となる。したがって、周囲温度が切替温度より低いときには、ＬＳＩ３２で発生した熱が圧電素子１２及び伝熱シート３３を介してＬＤ素子１に伝わり、ＬＤ素子１は加熱される。

なお、伝熱シート３３は、圧電素子１２とＬＤ素子１との間で良好な接触が得られるのであれば、必ずしも設ける必要はない。

以上のように、本実施形態では、周囲温度が低温のときに、圧電素子１２を介して他の発熱体から熱をＬＤ素子１に伝達し、ＬＤ素子１を自己発熱以外に外部からの熱によっても加熱することができる。このため、周囲温度が低温のときに、ＬＤ素子１の温度をより一層高めることができる。

ここで、本実施形態の効果を確認するために、図１に示す構成と、図５に示す構成と、図１３に示す構成を作成し、ＬＤ素子の温度上昇を測定した。図１６は電源起動後の温度上昇を示すグラフである。図１の構成、すなわち、ＬＤ素子から常に放熱される構成では、電源起動から６０分後のＬＤ素子の温度上昇値は２℃であった。一方、図５に示す構成、すなわち切替温度以下の温度ではＬＤ素子から圧電素子が離れて冷却が行なわれない構成では、電源起動から６０分後のＬＤ素子の温度上昇値は９℃であった。また、図１３に示す構成、すなわち切替温度以下の温度ではＬＳＩからの熱でＬＤ素子を加熱する構成では、電源起動から６０分後のＬＤ素子の温度上昇値は１６℃であった。温度上昇値は大きいほうが、正常動作温度が高いＬＤ素子を使用することができるので、第３実施形態による光デバイスが最も効果的であることが確認できた。

以上のように、本明細書は以下の事項を開示する。
（付記１）
レーザダイオード素子を含む光学部品と、
該光学部品を収容する筐体と、
該レーザダイオード素子の近傍に配置され、自由端が、前記レーザダイオード素子、前記レーザダイオード素子を支持する支持部材、又は前記筐体に接触するバイモルフ型圧電素子と、
該バイモルフ型圧電素子の作動を制御する制御回路と
を有する光デバイス。
（付記２）
付記１記載の光デバイスであって、
前記バイモルフ型圧電素子の固定端は前記筐体に固定され、前記自由端は前記バイモルフ型圧電素子の作動時に前記レーザダイオード素子又は前記レーザダイオード素子を支持する支持部材に接触する光デバイス。
（付記３）
付記１又は２記載の光デバイスであって、
前記レーザダイオード素子を支持する前記支持部材は、断熱材を介して前記筐体に取り付けられる光デバイス。
（付記４）
付記１記載の光デバイスであって、
前記バイモルフ型圧電素子の固定端は前記筐体内に収容された発熱体に固定され、前記自由端は前記バイモルフ型圧電素子の作動時に前記筐体に接触する光デバイス。
(付記５)
付記４記載の光デバイスであって、
前記発熱体は前記レーザダイオードを駆動する回路を形成するＬＳＩである光デバイス。
（付記６）
付記１乃至５のうちいずれか一項記載の光デバイスであって、
前記制御回路は、前記レーザダイオード素子の表面温度が所定の温度以上のときに前記バイモルフ型圧電素子に駆動電圧を印加して作動状態とし、前記レーザダイオード素子の表面温度が所定の温度より低いときに前記バイモルフ型圧電素子への駆動電圧の印加を停止して非作動状態とする光デバイス。
（付記７）
付記１乃至５のうちいずれか一項記載の光デバイスであって、
固定端が前記筐体内に収容された発熱体に固定され、前記自由端は前記圧電素子の作動時に前記筐体に接触する第２の圧電素子を更に備え、
前記レーザダイオード素子の表面温度が所定の温度より低いときに前記圧電素子の駆動電圧を停止して非作動状態とし、前記第２の圧電素子の自由端を前記レーザダイオード素子又は前記レーザダイオード素子を支持する支持部材に接触させることを特徴とする光デバイス。
（付記８）
付記６記載の光デバイスであって、
前記制御回路は、
前記レーザダイオード素子の温度又は周囲温度を検出し、検出温度に相当する第１の電圧を出力する温度センサと、
該温度センサからの第１の電圧と前記所定の温度を表わす第２の電圧とを比較し、該第２の電圧が該第１の電圧以上のときにＯＮ信号を出力する比較回路と、
該ＯＮ信号が供給されたときに前記バイモルフ型圧電素子へ駆動電圧を印加するスイッチと
を含む光デバイス。
（付記９）
付記８記載の光デバイスであって、
前記スイッチは電界効果トランジスタを含み、前記ＯＮ信号は該電界効果トランジスタのゲートに供給される光デバイス。
（付記１０）
付記８記載の光デバイスであって、
前記温度線センサはサーミスタを含み、該サーミスタは前記制御回路が形成された回路基板に搭載される光デバイス。
（付記１１）
付記８記載の光デバイスであって、
前記制御回路は、前記第２の電圧を生成する可変抵抗を含む光デバイス。

ＴＯＳＡとＲＯＳＡとが一つのケースに組み込まれて形成された光デバイスの分解斜視図である。 図１に示す光デバイスの正面図である。 ＬＤ素子の温度制御機構の動作を説明するための図である。 図３に示す温度制御機構の効果を説明するための図である。 第１実施形態による光デバイスの分解斜視図である。 図５に示す光デバイスの蓋を外した状態の平面図である。 ケースに組み込まれたＬＤ素子の周辺を示す側面図である。 図５に示す光デバイスを前方から見た際のＬＤ素子と圧電素子との位置関係を示す簡略図である。 図６に示す圧電素子及びその周囲を拡大して示す図である。 第２実施形態による光デバイスにおけるＬＤ素子及び圧電素子及びその周囲を示す平面図である。 図１０に示すＬＤ素子及び圧電素子及びその周囲を示す側面図である。 図１０に示す圧電素子の動作を説明するための図である。 第３実施形態による光デバイスにおけるＬＤ素子及び圧電素子及びその周囲を示す平面図である。 図１３に示すＬＤ素子及び圧電素子及びその周囲を示す側面図である。 図１３に示す圧電素子の動作を説明するための図である。 電源起動後のＬＤ素子の温度上昇を示すグラフである。

符号の説明

１ ＬＤ素子
１ａ 光コネクタ部
２ ＰＤ素子
２ａ 光コネクタ部
３ ケース
３ａ 壁部
４ ホルダ
５ 蓋
６ 伝熱シート
７ 回路基板
１０ ＬＤ素子
１１ ケース
１２ バイモルフ型圧電素子
１３ スイッチ
１４ 比較回路
１５ センサ
２０ 電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
２１ ＤＣ／ＤＣコンバータ
２２ コンパレータ
２３ 可変抵抗
２４ サーミスタ
３０ 断熱材
３２ ＬＳＩ
３３ 伝熱シート
３４ 接着材

Claims (6)

1. レーザダイオード素子を含む光学部品と、
   該光学部品を収容する筐体と、
   該レーザダイオード素子の近傍に配置され、自由端が、前記レーザダイオード素子または前記レーザダイオード素子を支持する支持部材に接触可能な圧電素子と、
   該圧電素子の自由端の前記レーザダイオード素子または前記レーザダイオード素子を支持する支持部材への接触または非接触状態を制御する制御回路と
   を有する光デバイス。
2. 請求項１記載の光デバイスであって、
   前記圧電素子の固定端は前記筐体に固定され、前記自由端は前記圧電素子の作動時に前記レーザダイオード素子又は前記レーザダイオード素子を支持する支持部材に接触する光デバイス。
3. 請求項１又は２記載の光デバイスであって、
   前記レーザダイオード素子を支持する前記支持部材は、断熱材を介して前記筐体に取り付けられる光デバイス。
4. 請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の光デバイスであって、
   前記制御回路は、前記レーザダイオード素子の表面温度が所定の温度以上のときに前記バイモルフ型圧電素子に駆動電圧を印加して作動状態とし、前記レーザダイオード素子の表面温度が所定の温度より低いときに前記バイモルフ型圧電素子への駆動電圧の印加を停止して非作動状態とする光デバイス。
5. 請求項４記載の光デバイスであって、
   前記制御回路は、
   前記レーザダイオード素子の温度又は周囲温度を検出し、検出温度に相当する第１の電圧を出力する温度センサと、
   該温度センサからの第１の電圧と前記所定の温度を表わす第２の電圧とを比較し、該第２の電圧が該第１の電圧以上のときにＯＦＦ信号を出力する比較回路と、
   該ＯＮ信号が供給されているときに前記バイモルフ型圧電素子へ駆動電圧を印加するスイッチと
   を含む光デバイス。
6. 請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の光デバイスであって、
   固定端が前記筐体内に収容された発熱体に固定され、前記自由端は前記圧電素子の作動時に前記筐体に接触する第２の圧電素子を更に備え、
   前記レーザダイオード素子の表面温度が所定の温度より低いときに前記圧電素子の駆動電圧を停止して非作動状態とし、前記第２の圧電素子の自由端を前記レーザダイオード素子又は前記レーザダイオード素子を支持する支持部材に接触させることを特徴とする光デバイス。

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