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WO2021084602A1 - 光モジュール - Google Patents

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Publication number
WO2021084602A1
WO2021084602A1 PCT/JP2019/042294 JP2019042294W WO2021084602A1 WO 2021084602 A1 WO2021084602 A1 WO 2021084602A1 JP 2019042294 W JP2019042294 W JP 2019042294W WO 2021084602 A1 WO2021084602 A1 WO 2021084602A1
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WO
WIPO (PCT)
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optical
type thermoelectric
semiconductor element
semiconductor
thermoelectric semiconductor
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/042294
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English (en)
French (fr)
Inventor
田野辺　博正
常祐 尾崎
Original Assignee
日本電信電話株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電信電話株式会社 filed Critical 日本電信電話株式会社
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Priority to CA3159066A priority patent/CA3159066A1/en
Priority to JP2021553919A priority patent/JPWO2021084602A1/ja
Priority to US17/772,891 priority patent/US12066736B2/en
Priority to CN201980101868.1A priority patent/CN114616513A/zh
Priority to EP19951167.6A priority patent/EP4053617A4/en
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    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
    • H—ELECTRICITY
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    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device

Definitions

  • an optical module in which an optical semiconductor element and an active element for driving a high-frequency circuit of the optical semiconductor element are mounted in the same housing, and a terminator for terminating the optical semiconductor element and the high-frequency circuit of the optical semiconductor element are in the same housing. It relates to an optical module in which an optical module, an optical semiconductor element, an active element, and a terminator mounted in the same housing are mounted in the same housing.
  • the driver is treated as a discrete component that is physically different from the optical modulator.
  • the driver and the light modulator were mounted on a low loss printed circuit board so as to be connected in series with each other.
  • high frequency loss occurs.
  • a loss occurs due to the high frequency line formed on the printed circuit board, there is also a problem that the effective driving force of the driver for the optical modulator is impaired.
  • the optical modulator is based on the Mach-Zehnder optical interferometer
  • the temperature control of the optical semiconductor equipped with the optical modulator is due to the integration of the driver and the optical modulator.
  • the influence cannot be avoided.
  • the refractive index of the optical waveguide constituting the Machzenda optical interferometer changes depending on the temperature, this change in the refractive index changes the function as an optical interferometer and disturbs the interference conditions themselves.
  • the function as an optical modulator is impaired. This deterioration in the function of the optical modulator is attracting attention as a new problem to be solved when the heat-generating driver is integrated with the optical modulator.
  • FIG. 7 is a plan view of an optical module equipped with an optical modulator disclosed in Non-Patent Document 1.
  • a terminator 105 for terminating the line and gold wires 106 and 107 for connecting the high-frequency line of the optical semiconductor element 101 and the terminator 105 are mounted.
  • the optical semiconductor element 101 includes an input optical waveguide 110, an output optical waveguide 111, two optical waveguides 112 and 113 constituting a Machzenda optical modulator, and two optical waveguides 112 and 113 that transmit light propagating through the input optical waveguide 110. It is composed of an optical waveguide 114 that demultiplexes the light, an optical waveguide 115 that combines the light propagating through the two optical waveguides 112 and 113 into the output optical waveguide 111, and capacitively loaded high frequency lines 116 and 117. To.
  • the drive signal output from the driver 102 provided outside the housing 100 is transmitted to the capacitively loaded high-frequency lines 116 and 117 of the optical semiconductor element 101 via the high-frequency lines 103 and 104.
  • the electrodes 118 and 119 of the capacitance-loaded high-frequency lines 116 and 117 have a structure that adds capacitance to the high-frequency lines.
  • the electrodes 118 and 119 apply a drive signal to the optical waveguides 112 and 113.
  • a drive signal to the optical waveguides 112 and 113 By applying a drive signal to the optical waveguides 112 and 113, a change in the refractive index occurs in the optical waveguides 112 and 113, and as a result, the phase of light changes.
  • the interference state of light in the optical waveguide 115 changes, and the light can be modulated.
  • the drive signal propagated through the capacitively loaded high-frequency lines 116 and 117 is converted into heat at the terminal 105.
  • the heat generated in the terminator 105 is transferred to the optical semiconductor element 101 via the gold wires 106 and 107, and locally heats the optical semiconductor element 101.
  • the locally heated region is shown as the high temperature region 130. Since the high temperature region 130 is spatially separated from the two optical waveguides 112 and 113 constituting the Machzenda light modulator, it is relatively unlikely to disturb the interference conditions in the Machzenda light modulator. Therefore, by uniformly controlling the entire optical semiconductor element 101 to a constant temperature, the function as a Machzenda optical modulator can be sufficiently obtained.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing the operation of optical modulation by the optical module of FIG. 7.
  • FIG. 8A shows the quenching characteristics of the Machzenda light modulator, which changes in a sinusoidal manner with respect to the voltage.
  • Lout is an optical modulation signal output from the Machzenda light modulator.
  • a drive signal Vin whose voltage changes around the bias point B is input to the Machzenda optical modulator.
  • the bias point B as the intermediate point of the quenching characteristic, high linearity of the conversion characteristic between the drive signal Vin and the optical modulation signal Lout is ensured. It is a well-known fact that the light-modulated signal Lout under such operating conditions can obtain good characteristics in which signal distortion is sufficiently suppressed.
  • FIG. 9 shows a structure when the driver 102 is mounted inside the housing while maintaining the basic structure of the optical module shown in FIG. 7.
  • the driver 102 applies a drive signal input from the outside via the high-frequency lines 120 and 121 to the capacitively loaded high-frequency lines 116 and 117.
  • the heat generated by the driver 102 is transmitted to the optical semiconductor element 101 via the gold wires 122 and 123 that electrically connect the ends of the capacitively loaded high frequency lines 116 and 117 and the driver 102, and locally causes the optical semiconductor element 101. Heat.
  • the region to be locally heated is shown as the high temperature region 131. Since this local heating is applied to the region of the optical waveguide 113 of the two optical waveguides 112 and 113 constituting the Machzenda light modulator, there is a particular concern in the semiconductor material having a refractive index having a temperature characteristic. It becomes an event to be done. The reason for concern is that it disturbs the interference conditions in the Machzenda light modulator.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing the operation of optical modulation by the optical module of FIG. After adjusting the bias point B again and obtaining a new intermediate point of the quenching characteristic, the drive signal Vin whose voltage changes around the bias point B is input to the Machzenda optical modulator.
  • the bias point B As the intermediate point of the quenching characteristic, high linearity of the conversion characteristic between the drive signal Vin and the optical modulation signal Lout is ensured. Therefore, under the operating conditions shown in FIG. 10, even in the configuration shown in FIG. 9, it is possible to obtain an optical modulation signal Lout having good characteristics in which signal distortion is sufficiently suppressed.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to realize stable operation of an optical module.
  • the optical module of the present invention includes a cooling element, an optical semiconductor element mounted on the cooling element, and an active element configured to drive a high-frequency circuit of the optical semiconductor element, and the optical semiconductor element.
  • the optical module of the present invention includes a cooling element, an optical semiconductor element mounted on the cooling element, and a terminator configured to terminate a high-frequency circuit of the optical semiconductor element.
  • the semiconductor element includes an optical circuit having a function of an optical interferometer and the high frequency circuit formed on the surface of the optical circuit, and the cooling element has another cooling capacity in a region near the termination device. It is characterized by being higher than the cooling capacity of the region.
  • the optical module of the present invention comprises a cooling element, an optical semiconductor element mounted on the cooling element, an active element configured to drive a high frequency circuit of the optical semiconductor element, and the high frequency circuit.
  • the optical semiconductor device includes an optical circuit having a function of an optical interferometer and the high-frequency circuit formed on the surface of the optical circuit, and includes the cooling element. Is characterized in that the cooling capacity in the region near the active element and the region near the terminator is higher than the cooling capacity in other regions.
  • the present invention by making the cooling capacity of the cooling element in the region near the active element higher than the cooling capacity in other regions, a constant heat inflow from the active element to the optical semiconductor element is generated during operation. Since the in-plane temperature distribution of the optical semiconductor device can be made uniform, fluctuations in the interference conditions of the optical interferometer can be suppressed, and stable operation of the optical module can be realized. ..
  • the present invention by making the cooling capacity of the cooling element in the region near the termination device higher than the cooling capacity in other regions, a constant heat inflow from the termination device to the optical semiconductor element is generated during operation. Also, since the in-plane temperature distribution of the optical semiconductor element can be made uniform, stable operation of the optical module can be realized.
  • the cooling capacity of the cooling element in the region near the active element and the region near the termination device is made higher than the cooling capacity in other regions, so that the active element and the termination device are constantly connected to the optical semiconductor device. Since the in-plane temperature distribution of the optical semiconductor element can be made uniform even during the operation in which the heat inflow is generated, the stable operation of the optical module can be realized.
  • FIG. 1 is a plan view of an optical module according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a side view of the optical semiconductor device and the Peltier module according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2B is a plan view of the Peltier module according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view of the optical module according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is a side view of the optical semiconductor device and the Peltier module according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4B is a plan view of the Peltier module according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view of the optical module according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6A is a side view of the optical semiconductor device and the Peltier module according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6B is a plan view of the Peltier module according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view of a conventional optical module equipped with a Machzenda optical modulator.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing the operation of optical modulation by the optical module of FIG. 7.
  • FIG. 9 is a plan view of an optical module in which a driver is mounted inside a housing.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing the operation of optical modulation by the optical module of FIG.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing another operation of optical modulation by the optical module of FIG.
  • FIG. 1 is a plan view of an optical module according to a first embodiment of the present invention.
  • a Peltier module cooling element
  • an optical semiconductor element 3 mounted on the Peltier module and a driver 4 for driving a high-frequency line of the optical semiconductor element 3 are driven.
  • active element gold wires 5 and 6 connecting the input end of the high-frequency line of the optical semiconductor element 3 and the driver 4, the terminator 7 for terminating the high-frequency line of the optical semiconductor element 3, and the optical semiconductor element 3.
  • Gold wires 8 and 9 for connecting the output end of the high frequency line and the terminator 7 are mounted.
  • the optical semiconductor element 3 includes a Machzenda optical modulator 30.
  • the Machzenda optical modulator 30 is composed of an optical circuit having a function of an optical interferometer and capacitively loaded high-frequency lines 37 and 38 (high-frequency circuits) formed on the surface of the optical circuit.
  • the optical circuit is an optical waveguide 31, an output optical waveguide 32, two optical waveguides 33, 34, and an optical waveguide 35 that divides the light propagating through the input optical waveguide 31 into the two optical waveguides 33, 34.
  • an optical waveguide 36 that combines the light propagating through the two optical waveguides 33 and 34 into the output optical waveguide 32.
  • CW (Continuous Wave) light is input to the input optical waveguide 31 from the outside of the housing.
  • Light modulated by the Machzenda light modulator 30 is output from the output optical waveguide 32.
  • the driver 4 applies a drive signal input from the outside of the housing via the high-frequency lines 10 and 11 to the capacitively loaded high-frequency lines 37 and 38.
  • the input ends of the capacitively loaded high-frequency lines 37 and 38 and the output terminals of the driver 4 are electrically connected by gold wires 5 and 6.
  • Electrodes 39, 40 periodically provided on the capacitance-loaded high-frequency lines 37, 38 have a structure that adds capacitance to the high-frequency lines.
  • the electrodes 39 and 40 apply a drive signal to the optical waveguides 33 and 34.
  • the capacitance added to the high-frequency line by the electrodes 39 and 40 has a function of matching the group velocity of light propagating through the optical waveguides 33 and 34 with the group velocity of the drive signal (high-frequency signal).
  • the output ends of the capacitively loaded high-frequency lines 37 and 38 are connected to the terminator 7 by gold wires 8 and 9.
  • the drive signal propagated on the capacitively loaded high-frequency lines 37 and 38 is converted into heat in the terminator 7 without returning to the driver 4.
  • the heat generated by the terminator 7 is transferred to the optical semiconductor element 3 via the gold wires 8 and 9, and locally heats the optical semiconductor element 3.
  • the region heated by the heat transferred through the gold wires 8 and 9 is shown as the high temperature region 130.
  • the power consumption of the driver 4 is usually in watts.
  • the heat generated by the driver 4 is transferred to the optical semiconductor element 3 via the gold wires 5 and 6, and locally heats the optical semiconductor element 3.
  • the region heated by the heat transferred through the gold wires 5 and 6 is shown as the high temperature region 131.
  • the Peltier module provided directly under the optical semiconductor element 3 makes the in-plane temperature distribution of the optical semiconductor element 3 uniform during the operation of the optical module 1.
  • FIG. 2A is a side view of the optical semiconductor element 3 and the Peltier module 12, and
  • FIG. 2B is a plan view of the Peltier module 12.
  • the description of the driver 4, the terminator 7, and the gold wires 5, 6, 8 and 9 is omitted.
  • the description of the electrodes of the thermoelectric semiconductor of the Peltier module 12 and the like is omitted.
  • FIG. 2B the inside of the Peltier module 12 is viewed through.
  • a plurality of pairs of a P-type thermoelectric semiconductor 13 and an N-type thermoelectric semiconductor 14 are two-dimensionally arranged, and the P-type thermoelectric semiconductor 13 and the N-type thermoelectric semiconductor 14 are combined with each other.
  • the arrangement densities of the P-type thermoelectric semiconductor 13 and the N-type thermoelectric semiconductor 14 constituting the Peltier module 12 are selectively changed. Specifically, of the in-plane region of the junction surface (the upper surface of the substrate 15 and the XY plane of FIG. 2B) of the Pelce module 12 with the optical semiconductor element 3, the high temperature region 131 of the optical semiconductor element 3 The pair of the P-type thermoelectric semiconductor 13 and the N-type thermoelectric semiconductor 14 is densely arranged in the region 132 directly below, and the pair of the P-type thermoelectric semiconductor 13 and the N-type thermoelectric semiconductor 14 is sparsely arranged in the region other than the region 132. .. With such an arrangement, in this embodiment, the cooling capacity of the Peltier module 12 is selectively changed, and the cooling capacity in the region 132 in the vicinity of the driver 4 is made higher than the cooling capacity in the other regions.
  • the in-plane temperature distribution of the optical semiconductor element 3 can be made uniform during the operation of the optical module 1, it is possible to suppress fluctuations in the interference conditions of the Machzenda optical modulator 30. This enables stable operation of the Machzenda optical modulator 30.
  • FIG. 3 is a plan view of the optical module according to the second embodiment of the present invention.
  • a Peltier module cooling element
  • an optical semiconductor element 3 mounted on the Peltier module a driver 4
  • gold wires 5 and 6 and terminations are provided in the housing 2 of the optical module 1a of this embodiment.
  • a vessel 7a is equipped with a vessel 7a.
  • the optical semiconductor element 3, the driver 4, and the gold wires 5 and 6 are as described in the first embodiment. Similar to the first embodiment, the terminator 7a terminates the capacitively loaded high frequency lines 37 and 38 of the Machzenda optical modulator 30 of the optical semiconductor element 3.
  • one end of the termination device 7a made of a thin film resistor is electrically connected to the output end of the capacitance-loaded high-frequency line 37, and the other end of the termination device 7a is the capacitance-loaded high-frequency line 38.
  • the terminator 7a is formed (monolithically integrated) on the surface of the optical semiconductor element 3 so as to be electrically connected to the output end of the optical semiconductor element 3.
  • one end of the terminator 7a made of discrete parts is electrically connected to the output end of the capacitively loaded high frequency line 37, and the other end of the terminator 7a is electrically connected to the output end of the capacitively loaded high frequency line 38.
  • the terminator 7a may be flip-chip mounted on the surface of the optical semiconductor element 3.
  • the gold wires 8 and 9 are not required, so that the reflection loss of the high frequency signal can be reduced.
  • the heat generated by the terminator 7a is easily transferred to the optical semiconductor element 3.
  • the region heated by the heat generated by the terminator 7a is shown as the high temperature region 133.
  • the high temperature region was only one location indicated by 130, but in this embodiment, there are two locations, 130 and 133.
  • the driver 4 is an open collector type, it is necessary to supply a current to the output of the driver 4 from the terminator side, so that the terminator 7a generates a large amount of heat. Since the high temperature region 133 generated by the heat generated by the terminator 7a overlaps with the region of the optical waveguide 34 of the two optical waveguides 33 and 34 constituting the Machzenda optical modulator 30, the heat generated by the terminator 7a cannot be ignored.
  • the Peltier module provided directly under the optical semiconductor element 3 makes the in-plane temperature distribution of the optical semiconductor element 3 uniform during the operation of the optical module 1a.
  • FIG. 4A is a side view of the optical semiconductor element 3 and the Peltier module 12a
  • FIG. 4B is a plan view of the Peltier module 12a.
  • the description of the driver 4, the terminator 7a, and the gold wires 5 and 6 is omitted.
  • the description of the electrodes of the thermoelectric semiconductor of the Peltier module 12a and the like is omitted.
  • FIG. 4B the inside of the Peltier module 12a is seen through.
  • the operating principle of the Peltier module 12a is the same as that of the Peltier module 12 of the first embodiment.
  • the optical semiconductor element 3 is mounted on the substrate 15 on the cooling side of the Peltier module 12a.
  • the high temperature of two points of the optical semiconductor element 3 Pairs of the P-type thermoelectric semiconductor 13 and the N-type thermoelectric semiconductor 14 are densely arranged in the regions 132 and 134 directly below the regions 131 and 133, and the P-type thermoelectric semiconductor 13 and the N-type thermoelectric semiconductor 14 are arranged in regions other than the regions 132 and 134.
  • the pairs of are sparsely arranged.
  • the in-plane temperature distribution of the optical semiconductor element 3 can be made uniform during the operation of the optical module 1a. Fluctuations in interference conditions can be suppressed, and stable operation of the Machzenda optical modulator 30 is possible.
  • the optical module in which the optical semiconductor element 3, the driver 4, and the terminator 7a are mounted in the same housing is targeted, but the driver is outside the housing as shown in FIG.
  • This embodiment can also be applied to an optical module.
  • the high temperature region is only one location indicated by 133.
  • FIG. 5 is a plan view of the optical module according to the third embodiment of the present invention.
  • a Peltier module cooling element
  • an optical semiconductor element 3b mounted on the Peltier module and a driver 4 for driving a high-frequency line of the optical semiconductor element 3b are driven.
  • -YQ, 6-XI, 6-XQ, 6-YI, 6-YQ and terminators 7-XI, 7-XQ, 7-YI, 7-XQ that terminate the high frequency line of the optical semiconductor element 3b are installed. Has been done.
  • the optical semiconductor element 3b includes a polarization multiplex optical IQ modulator.
  • the polarization multiplex optical IQ modulator includes an optical demultiplexer 41 that divides the input light into two, optical waveguides 42-X and 42-Y that waveguide light from the optical demultiplexer 41, and X-biased.
  • the X polarization side optical IQ modulator 43-X that polarization-modulates the input light from the optical waveguide 42-X according to the drive signal on the wave side, and the Y polarization side whose polarization state is orthogonal to the X polarization side. It is composed of a Y polarization side optical IQ modulator 43-Y that polarizes and modulates the input light from the optical waveguide 42-Y according to the driving signal of.
  • the X polarization side optical IQ modulator 43-X includes an optical duplexer 44-X, an I side Mach Zender optical modulator 45-XI, a Q side Mach Zender optical modulator 45-XQ, and an optical duplexer 46-X. It is composed of and.
  • the Y polarization side optical IQ modulator 43-Y includes an optical duplexer 44-Y, an I side Mach Zender optical modulator 45-YI, a Q side Mach Zender optical modulator 45-YQ, and an optical duplexer 46-Y. It is composed of and.
  • the I-side Machzenda optical modulator 45-XI is composed of an optical circuit having an optical interferometer function and capacitively loaded high-frequency lines 53-XI and 54-XI (high-frequency circuits) formed on the surface of the optical circuit. Will be done.
  • the optical circuit is composed of an input optical waveguide 47-XI, an output optical waveguide 48-XI, an optical waveguide 49-XI, an optical waveguide 50-XI, 51-XI, and an optical waveguide 52-XI. To.
  • the Q-side Machzenda optical modulator 45-XQ is composed of an optical circuit having an optical interferometer function and capacitively loaded high-frequency lines 53-XQ and 54-XQ (high-frequency circuits) formed on the surface of the optical circuit. Will be done.
  • the optical circuit is composed of an input optical waveguide 47-XQ, an output optical waveguide 48-XQ, an optical waveguide 49-XQ, an optical waveguide 50-XQ, 51-XQ, and an optical waveguide 52-XQ. To.
  • the I-side Machzenda optical modulator 45-YI is composed of an optical circuit having an optical interferometer function and capacitively loaded high-frequency lines 53-YI and 54-YI (high-frequency circuits) formed on the surface of the optical circuit. Will be done.
  • the optical circuit is composed of an input optical waveguide 47-YI, an output optical waveguide 48-YI, an optical waveguide 49-YI, an optical waveguide 50-YI, 51-YI, and an optical waveguide 52-YI. To.
  • the Q-side Machzenda optical modulator 45-YQ is composed of an optical circuit having an optical interferometer function and capacitively loaded high-frequency lines 53-YQ and 54-YQ (high-frequency circuits) formed on the surface of the optical circuit. Will be done.
  • the optical circuit is composed of an input optical waveguide 47-YQ, an output optical waveguide 48-YQ, an optical waveguide 49-YQ, an optical waveguide 50-YQ, 51-YQ, and an optical waveguide 52-YQ. To.
  • the optical demultiplexer 41 divides the CW light input from the outside of the housing into two.
  • the optical demultiplexer 44-X of the X polarization side optical IQ modulator 43-X divides the input light from the optical demultiplexer 41 into two.
  • the optical duplexer 49-XI of the I-side Machzenda light modulator 45-XI splits the input light from the optical modulator 44-X into two.
  • the driver 4-X receives the drive signal input from the outside of the housing via the high-frequency lines 10-XI and 11-XI to the capacitively loaded high-frequency lines 53-XI and 54- of the I-side Mach Zender optical modulator 45-XI. Apply to XI.
  • the input terminals of the capacitively loaded high-frequency lines 53-XI and 54-XI and the output terminals of the driver 4-X are electrically connected by gold wires 5-XI and 6-XI.
  • Electrodes periodically provided on the capacitively loaded high-frequency lines 53-XI and 54-XI apply drive signals to the optical waveguides 50-XI and 51-XI. By applying the drive signal, the light propagating through the optical waveguides 50-XI and 51-XI is modulated.
  • the optical combiner 52-XI combines the light propagating through the optical waveguides 50-XI and 51-XI into the output optical waveguide 48-XI.
  • the optical demultiplexer 49-XQ of the Q-side Mach Zender optical modulator 45-XQ splits the input light from the optical demultiplexer 44-X into two.
  • the driver 4-X receives the drive signal input from the outside of the housing via the high-frequency lines 10-XQ and 11-XQ to the capacitively loaded high-frequency lines 53-XQ and 54- of the Q-side Mach Zender optical modulator 45-XQ. Apply to XQ.
  • the input terminals of the capacitively loaded high-frequency lines 53-XQ and 54-XQ and the output terminals of the driver 4-X are electrically connected by gold wires 5-XQ and 6-XQ.
  • Electrodes periodically provided on the capacitively loaded high-frequency lines 53-XQ and 54-XQ apply drive signals to the optical waveguides 50-XQ and 51-XQ.
  • the optical combiner 52-XQ combines the light propagating through the optical waveguides 50-XQ and 51-XQ with the output optical waveguide 48-XQ.
  • the optical modulator 46-X combines the light output from the I-side Machzender optical modulator 45-XI with the light output from the Q-side Machzenda optical modulator 45-XQ.
  • the optical demultiplexer 44-Y of the Y polarization side optical IQ modulator 43-Y divides the input light from the optical demultiplexer 41 into two.
  • the optical duplexer 49-YI of the I-side Machzenda light modulator 45-YI splits the input light from the optical modulator 44-Y into two.
  • the driver 4-Y receives the drive signal input from the outside of the housing via the high-frequency lines 10-YI and 11-YI to the capacitively loaded high-frequency lines 53-YI and 54- of the I-side Machzenda optical modulator 45-YI. Apply to YI.
  • the input terminals of the capacitively loaded high-frequency lines 53-YI and 54-YI and the output terminals of the driver 4-Y are electrically connected by gold wires 5-YI and 6-YI.
  • Electrodes periodically provided on the capacitively loaded high-frequency lines 53-YI and 54-YI apply drive signals to the optical waveguides 50-YI and 51-YI. By applying the drive signal, the light propagating through the optical waveguides 50-YI and 51-YI is modulated.
  • the optical combiner 52-YI combines the light propagating through the optical waveguides 50-YI and 51-YI with the output optical waveguide 48-YI.
  • the optical demultiplexer 49-YQ of the Q-side Mach Zender optical modulator 45-YQ splits the input light from the optical demultiplexer 44-Y into two.
  • the driver 4-Y receives the drive signal input from the outside of the housing via the high-frequency lines 10-YQ and 11-YQ to the capacitively loaded high-frequency lines 53-YQ and 54- of the Q-side Machzenda optical modulator 45-YQ. Apply to YQ.
  • the input ends of the capacitively loaded high-frequency lines 53-YQ and 54-YQ and the output terminals of the driver 4-Y are electrically connected by gold wires 5-YQ and 6-YQ.
  • Electrodes periodically provided on the capacitively loaded high-frequency lines 53-YQ and 54-YQ apply drive signals to the optical waveguides 50-YQ and 51-YQ.
  • the optical combiner 52-YQ combines the light propagating in the optical waveguides 50-YQ and 51-YQ into the output optical waveguide 48-YQ.
  • the optical modulator 46-Y combines the light output from the I-side Machzender optical modulator 45-YI with the light output from the Q-side Machzenda optical modulator 45-YQ.
  • the terminator 7-XI terminates the capacitively loaded high frequency lines 53-XI and 54-XI of the I-side Machzenda optical modulator 45-XI.
  • the terminator 7-XQ terminates the capacitively loaded high frequency lines 53-XQ and 54-XQ of the Q-side Mach Zender optical modulator 45-XQ.
  • the terminator 7-YI terminates the capacitively loaded high frequency lines 53-YI and 54-YI of the I-side Machzenda optical modulator 45-YI.
  • the terminator 7-YQ terminates the capacitively loaded high-frequency lines 53-YQ and 54-YQ of the Q-side Machzenda optical modulator 45-YQ.
  • One end of the terminator 7-XI made of a thin film resistor is electrically connected to the output end of the capacitively loaded high frequency line 53-XI, and the other end of the terminator 7-X is the output of the capacitively loaded high frequency line 54-XI.
  • a terminator 7-X is formed (monolithic integration) on the surface of the optical semiconductor element 3b so as to be electrically connected to the end.
  • one end of the terminator 7-X made of discrete components is electrically connected to the output end of the capacitively loaded high frequency line 53-XI, and the other end of the terminator 7-X is of the capacitively loaded high frequency line 54-XI.
  • the terminator 7-X may be flip-chip mounted on the surface of the optical semiconductor device 3b so as to be electrically connected to the output end.
  • the terminators 7-XQ, 7-YI, and 7-YQ are monolithically integrated or flip-chip mounted on the surface of the optical semiconductor device 3b.
  • the number of drivers is increased to two and the number of terminators is increased to four, so that the number of heat generating points is increased and the drivers are terminated with 4-X and 4-Y.
  • the high temperature regions 135 and 136 generated by the heat generated by the vessels 7-XI, 7-XQ, 7-YI and 7-XQ are also expanded.
  • FIG. 6A is a side view of the optical semiconductor element 3b and the Peltier module 12b
  • FIG. 6B is a plan view of the Peltier module 12b.
  • the description of -XI, 6-XQ, 6-YI, 6-YQ is omitted.
  • FIG. 6A the description of the electrodes of the thermoelectric semiconductor of the Peltier module 12b and the like is omitted.
  • FIG. 6B the inside of the Peltier module 12b is viewed through.
  • the operating principle of the Peltier module 12b is the same as that of the Peltier module 12 of the first embodiment.
  • the optical semiconductor element 3b is mounted on the substrate 15 on the cooling side of the Peltier module 12b.
  • the high temperature of two points of the optical semiconductor element 3b Pairs of the P-type thermoelectric semiconductor 13 and the N-type thermoelectric semiconductor 14 are densely arranged in the regions 137 and 138 directly below the regions 135 and 136, and the P-type thermoelectric semiconductor 13 and the N-type thermoelectric semiconductor 14 are arranged in regions other than the regions 137 and 138.
  • the pairs of are sparsely arranged.
  • the cooling capacity of the Peltier module 12b is selectively changed, and the region 137 in the vicinity of the drivers 4-X and 4-Y and the terminators 7-XI, 7-XQ, 7-
  • the cooling capacity in the region 138 near YI, 7-XQ is higher than the cooling capacity in the other regions.
  • the in-plane temperature distribution of the optical semiconductor element 3b can be made uniform during the operation of the optical module 1b, so that the I-side Machzenda light modulator Fluctuations in the interference conditions of the 45-XI, 45-YI and Q-side Machzenda optical modulators 45-XQ and 45-YQ can be suppressed, and the I-side Machzenda optical modulators 45-XI, 45-YI and Q can be suppressed.
  • the stable operation of the side Mach Zender optical modulators 45-XQ and 45-YQ is possible.
  • an optical module in which an optical semiconductor element 3b, a driver 4-X, 4-Y, and a terminator 7-XI, 7-XQ, 7-YI, 7-XQ are mounted in the same housing is used.
  • the present embodiment can also be applied to an optical module in which the driver is outside the housing. In this case, the high temperature region is only one location indicated by 136.
  • the semiconductor materials constituting the Machzenda optical modulators 30, 45-XI, 45-YI, 45-XQ, and 45-YQ it is not necessary to particularly limit the semiconductor materials constituting the Machzenda optical modulators 30, 45-XI, 45-YI, 45-XQ, and 45-YQ.
  • Various semiconductor materials such as InGaAsP / InP system or GaAs / GaAlAs system can be applied to Machzenda light modulators 30, 45-XI, 45-YI, 45-XQ, 45-YQ.
  • the cross-sectional structure of the optical waveguide constituting the Machzenda optical modulators 30, 45-XI, 45-YI, 45-XQ, and 45-YQ does not need to be particularly limited.
  • Various optical waveguide structures such as high mesa type, ridge type, and rib type can be applied.
  • drivers 4,4-X, 4-Y and optical semiconductor elements 3, 3b are integrated
  • modulation efficiency is improved. From the viewpoint, it is not necessary to match with single-phase 50 ⁇ and differential 100 ⁇ .
  • the arrangement of the pair of the P-type thermoelectric semiconductor 13 and the N-type thermoelectric semiconductor 14 of the Peltier modules 12, 12a and 12b is not limited to the arrangement shown in the first to third embodiments.
  • P-type thermoelectric semiconductors 13 and N so that the non-uniformity of the in-plane temperature distribution of the optical semiconductor devices 3, 3b in the high temperature regions 131, 133, 135, 136 can be grasped in advance and this non-uniformity can be eliminated.
  • a pair of type thermoelectric semiconductors 14 may be arranged.
  • pairs of the P-type thermoelectric semiconductor 13 and the N-type thermoelectric semiconductor 14 are arranged in substantially the same pattern in the regions 132 and 134, but due to the difference in temperature in the high temperature regions 131 and 133 directly above the regions, the regions It goes without saying that 132 and 134 may be arranged in different patterns.
  • the pair of the P-type thermoelectric semiconductor 13 and the N-type thermoelectric semiconductor 14 are arranged in the same pattern in the regions 137 and 138, but it goes without saying that they may be arranged in different patterns. No.
  • the arrangement of the pair of the P-type thermoelectric semiconductor 13 and the N-type thermoelectric semiconductor 14 is divided into two stages of sparse and dense. Needless to say, the density of the pair of the P-type thermoelectric semiconductor 13 and the N-type thermoelectric semiconductor 14 may change in a plurality of steps in the regions 132, 134, 137, and 138 immediately below.
  • the high temperature regions of the optical semiconductor elements 3 and 3b are set to two locations each, but similarly, even when there are three or more high temperature regions, the optical semiconductor element A pair of the P-type thermoelectric semiconductor 13 and the N-type thermoelectric semiconductor 14 may be arranged so that the non-uniformity of the in-plane temperature distribution can be eliminated.
  • the present invention can be applied to an optical module equipped with an optical modulator.
  • thermoelectric semiconductor 1,1a, 1b ...
  • Optical module 2 ... Housing, 3,3b ...
  • Optical semiconductor element 4,4-X, 4-Y ... Driver, 5,5-XI, 5-XQ, 5-YI, 5- YQ, 6,6-XI, 6-XQ, 6-YI, 6-YQ ... Gold wire, 7,7a, 7-XI, 7-XQ, 7-YI, 7-XQ ... Terminator, 12, 12a, 12b ... Perche module, 13 ...
  • P-type thermoelectric semiconductor 14 ... N-type thermoelectric semiconductor, 30 ... Machzenda light modulator, 31,47-XI, 47-XQ, 47-YI, 47-YQ ...
  • Input optical waveguide 32, 48-XI, 48-XQ, 48-YI, 48-YQ ...
  • Optical Waveguide 37, 38, 53-XI, 53-XQ, 53-YI, 53-YQ, 54-XI, 54-XQ, 54-YI, 54-YQ ... Capacitive loaded high frequency line, 39, 40 ... Electrodes, 43-X ... X polarization side optical IQ modulator, 43-Y ... Y polarization side light IQ modulators, 45-XI, 45-YI ... I-side Machzenda optical modulators, 45-XQ, 45-YQ ... Q-side Machzenda optical modulators.

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Abstract

光モジュール（１）は、ペルチェモジュールと、ペルチェモジュールの上に搭載された光半導体素子（３）と、光半導体素子（３）の高周波線路（３７，３８）を駆動するドライバ４とを備えている。光半導体素子（３）は、光干渉計の機能を備えた光回路（３１～３６）と、高周波線路（３７，３８）とを備えている。ペルチェモジュールは、ドライバ４の近傍領域での冷却能力が他の領域の冷却能力よりも高い。

Description

光モジュール
　本発明は、光半導体素子と光半導体素子の高周波回路を駆動する能動素子とが同一筐体内に搭載された光モジュール、光半導体素子と光半導体素子の高周波回路を終端する終端器とが同一筐体内に搭載された光モジュール、光半導体素子と能動素子と終端器とが同一筐体内に搭載された光モジュールに関するものである。
　光通信技術分野においては、キーデバイスとして光変調器がある。特に近年においては、ボーレートの上昇に伴い光変調器を駆動するドライバの駆動力を実装技術によって改善すべく、ドライバと光変調器とを同一筐体内に搭載する一体集積化技術の開発が盛んに進められている。
　従来、ドライバは、光変調器とは物理的に異なるディスクリート部品として取り扱われている。ドライバと光変調器とは、低損失プリント基板上に互いに直列接続されるよう実装されていた。しかしながら、このケースでは、ドライバと光変調器とが異なる筐体に実装されているため、高周波損失が発生する。また、プリント基板上に形成された高周波線路による損失が発生するため、光変調器に対するドライバの実効的な駆動力そのものが損なわれるという問題もあった。
　そこで近年では、ドライバと光変調器とを一体集積させ、一つの筐体にすべてを搭載する手法で開発が進められつつある。このようなドライバと光変調器の集積化は、ドライバの駆動力の改善と小型化の両方を実現可能な技術として、近年特に注目されている。
　しかしながら、光変調器はマッハツェンダ（Mach-Zender）光干渉計を基にしたものであるため、光変調器を搭載した光半導体の温度管理は、ドライバと光変調器とを一体集積させたことによる影響を免れることはできない。具体的には、マッハツェンダ光干渉計を構成している光導波路の屈折率が温度によって変化するため、この屈折率変化が光干渉計としての機能に変化を与え、干渉条件そのものに擾乱を与え、光変調器としての機能が損なわれる結果となる。この光変調器の機能の低下は、発熱するドライバを光変調器と一体集積させた際の新たな解決すべき課題として注目されている。
　図７は、非特許文献１に開示された光変調器を搭載した光モジュールの平面図である。ただし説明を簡単にするため、バイアス回路等は図面から省略した。光モジュールの筐体１００内には、マッハツェンダ光変調器が搭載された光半導体素子１０１と、外部のドライバ１０２と光半導体素子１０１とを接続する高周波線路１０３，１０４と、光半導体素子１０１の高周波線路を終端する終端器１０５と、光半導体素子１０１の高周波線路と終端器１０５とを接続する金ワイヤ１０６，１０７とが搭載されている。
　光半導体素子１０１は、入力光導波路１１０と、出力光導波路１１１と、マッハツェンダ光変調器を構成する２つの光導波路１１２，１１３と、入力光導波路１１０を伝搬する光を２つの光導波路１１２，１１３に分波する光分波器１１４と、２つの光導波路１１２，１１３を伝搬する光を出力光導波路１１１へと合波する光合波器１１５と、容量装荷型高周波線路１１６，１１７とから構成される。
　筐体１００の外部に設けられたドライバ１０２から出力された駆動信号は、高周波線路１０３，１０４を介して光半導体素子１０１の容量装荷型高周波線路１１６，１１７へと伝えられる。容量装荷型高周波線路１１６，１１７の電極１１８，１１９は、高周波線路に対して容量を付加する構造となっている。電極１１８，１１９は、駆動信号を光導波路１１２，１１３に印加する。光導波路１１２，１１３に駆動信号を印加することによって、光導波路１１２，１１３に屈折率変化が発生し、その結果、光の位相が変化する。光導波路１１２，１１３に電圧差をつけることで、光合波器１１５における光の干渉状態が変わり、光を変調することができる。
　容量装荷型高周波線路１１６，１１７を伝搬した駆動信号は、終端器１０５において熱に変わる。終端器１０５で生じた熱は、金ワイヤ１０６，１０７を介して光半導体素子１０１に伝わり、光半導体素子１０１を局所的に加熱する。図７では、局所的に加熱される領域を、高温度領域１３０として示している。高温度領域１３０は、マッハツェンダ光変調器を構成する２つの光導波路１１２，１１３と空間的に距離が離れているため、マッハツェンダ光変調器における干渉条件に擾乱を与えることは比較的少ない。よって、光半導体素子１０１全体を一様に一定温度に制御することで、マッハツェンダ光変調器としての機能は十分に得られる。
　図８は、図７の光モジュールによる光変調の動作を模式的に示す図である。図８のＡは、電圧に対して正弦波状に変化する、マッハツェンダ光変調器の消光特性を示している。Ｌｏｕｔはマッハツェンダ光変調器から出力される光変調信号である。図８に示すように、バイアス点Ｂを中心に電圧変化する駆動信号Ｖｉｎがマッハツェンダ光変調器に入力される。バイアス点Ｂを消光特性の中間点とすることにより、駆動信号Ｖｉｎと光変調信号Ｌｏｕｔとの変換特性の高い線形性が確保される。このような動作条件下での光変調信号Ｌｏｕｔは、信号歪みが十分抑圧された良好な特性が得られることは周知の事実である。
　図９に、図７に示した光モジュールの基本構造のまま、ドライバ１０２を筐体内部に搭載した場合の構造を示す。ドライバ１０２は、外部から高周波線路１２０，１２１を介して入力された駆動信号を、容量装荷型高周波線路１１６，１１７に印加する。ドライバ１０２で生じた熱は、容量装荷型高周波線路１１６，１１７の端部とドライバ１０２とを電気的に接続する金ワイヤ１２２，１２３を介して光半導体素子１０１に伝わり、光半導体素子１０１を局所的に加熱する。
　図９では、局所的に加熱される領域を、高温度領域１３１として示している。この局所的な加熱は、マッハツェンダ光変調器を構成する２つの光導波路１１２，１１３のうち光導波路１１３の領域に対してのものとなるため、屈折率が温度特性を有する半導体材料においては特に懸念される事象となる。懸念される理由は、マッハツェンダ光変調器における干渉条件に擾乱を与えてしまうためである。
　図１０は、図９の光モジュールによる光変調の動作を模式的に示す図である。バイアス点Ｂを再度調整し、消光特性の中間点を新たに得た後に、バイアス点Ｂを中心に電圧変化する駆動信号Ｖｉｎをマッハツェンダ光変調器に入力する。バイアス点Ｂを消光特性の中間点とすることにより、駆動信号Ｖｉｎと光変調信号Ｌｏｕｔとの変換特性の高い線形性が確保される。したがって、図１０に示す動作条件下であれば、図９に示す構成においても、信号歪みが十分抑圧された良好な特性の光変調信号Ｌｏｕｔを得ることができる。
　しかしながら、図８と図１０を比較すれば明らかなように、図９に示す構成においては、マッハツェンダ光変調器の消光特性Ａにおいて消光比の劣化が発生している。このため、光変調信号Ｌｏｕｔの消光比もおのずと劣化してしまう。
　図１１のケースでは、バイアス点Ｂが消光特性の中間点に設定されなかった場合を示している。このとき、図１１で明らかなように光変調信号Ｌｏｕｔに歪みが生じ、マッハツェンダ光変調器を光送信器に用いる場合の信号品質が劣化する。
　以上のように、マッハツェンダ光変調器とドライバとを集積化した光モジュールにおいては、従来技術のみで問題無しとは言えず、ドライバで生じた熱による光変調信号の歪みの発生に対して、解決が望まれていた。
K.Prosyk，A.Ait-Ouali，J.Chen，M.Hamacher，D.Hoffmann，R.Kaiser，R.Millett，A.Pirastu，M.Totolo，K.Velthaus，I.Woods，"Travelling Wave Mach-Zehnder Modulators"，Proceedings Int.Conf.on InP and Related Materials，Kobe，Japan，MoD3-1，2013
　本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、光モジュールの安定した動作を実現することを目的とする。
　本発明の光モジュールは、冷却素子と、前記冷却素子の上に搭載された光半導体素子と、前記光半導体素子の高周波回路を駆動するように構成された能動素子とを備え、前記光半導体素子は、光干渉計の機能を備えた光回路と、前記光回路の表面に形成された前記高周波回路とを備え、前記冷却素子は、前記能動素子の近傍領域での冷却能力が他の領域の冷却能力よりも高いことを特徴とするものである。
　また、本発明の光モジュールは、冷却素子と、前記冷却素子の上に搭載された光半導体素子と、前記光半導体素子の高周波回路を終端するように構成された終端器とを備え、前記光半導体素子は、光干渉計の機能を備えた光回路と、前記光回路の表面に形成された前記高周波回路とを備え、前記冷却素子は、前記終端器の近傍領域での冷却能力が他の領域の冷却能力よりも高いことを特徴とするものである。
　また、本発明の光モジュールは、冷却素子と、前記冷却素子の上に搭載された光半導体素子と、前記光半導体素子の高周波回路を駆動するように構成された能動素子と、前記高周波回路を終端するように構成された終端器とを備え、前記光半導体素子は、光干渉計の機能を備えた光回路と、前記光回路の表面に形成された前記高周波回路とを備え、前記冷却素子は、前記能動素子の近傍領域と前記終端器の近傍領域での冷却能力が他の領域の冷却能力よりも高いことを特徴とするものである。
　本発明によれば、能動素子の近傍領域での冷却素子の冷却能力を他の領域の冷却能力よりも高くすることにより、能動素子から光半導体素子への恒常的な熱流入が発生する動作時においても、光半導体素子の面内温度分布を一様な分布にすることができるので、光干渉計の干渉条件の変動を抑圧することができ、光モジュールの安定した動作を実現することができる。
　また、本発明では、終端器の近傍領域での冷却素子の冷却能力を他の領域の冷却能力よりも高くすることにより、終端器から光半導体素子への恒常的な熱流入が発生する動作時においても、光半導体素子の面内温度分布を一様な分布にすることができるので、光モジュールの安定した動作を実現することができる。
　また、本発明では、能動素子の近傍領域と終端器の近傍領域での冷却素子の冷却能力を他の領域の冷却能力よりも高くすることにより、能動素子と終端器から光半導体素子への恒常的な熱流入が発生する動作時においても、光半導体素子の面内温度分布を一様な分布にすることができるので、光モジュールの安定した動作を実現することができる。
図１は、本発明の第１の実施例に係る光モジュールの平面図である。 図２Ａは、本発明の第１の実施例に係る光半導体素子とペルチェモジュールの側面図である。 図２Ｂは、本発明の第１の実施例に係るペルチェモジュールの平面図である。 図３は、本発明の第２の実施例に係る光モジュールの平面図である。 図４Ａは、本発明の第２の実施例に係る光半導体素子とペルチェモジュールの側面図である。 図４Ｂは、本発明の第２の実施例に係るペルチェモジュールの平面図である。 図５は、本発明の第３の実施例に係る光モジュールの平面図である。 図６Ａは、本発明の第３の実施例に係る光半導体素子とペルチェモジュールの側面図である。 図６Ｂは、本発明の第３の実施例に係るペルチェモジュールの平面図である。 図７は、マッハツェンダ光変調器を搭載した従来の光モジュールの平面図である。 図８は、図７の光モジュールによる光変調の動作を模式的に示す図である。 図９は、ドライバを筐体内部に搭載した光モジュールの平面図である。 図１０は、図９の光モジュールによる光変調の動作を模式的に示す図である。 図１１は、図９の光モジュールによる光変調の別の動作を模式的に示す図である。
　以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。
［第１の実施例］
　図１は本発明の第１の実施例に係る光モジュールの平面図である。本実施例の光モジュール１の筐体２内には、後述するペルチェモジュール（冷却素子）と、ペルチェモジュール上に搭載された光半導体素子３と、光半導体素子３の高周波線路を駆動するドライバ４（能動素子）と、光半導体素子３の高周波線路の入力端とドライバ４とを接続する金ワイヤ５，６と、光半導体素子３の高周波線路を終端する終端器７と、光半導体素子３の高周波線路の出力端と終端器７とを接続する金ワイヤ８，９とが搭載されている。
　光半導体素子３は、マッハツェンダ光変調器３０を備えている。マッハツェンダ光変調器３０は、光干渉計の機能を備えた光回路と、光回路の表面に形成された容量装荷型高周波線路３７，３８（高周波回路）とから構成される。光回路は、入力光導波路３１と、出力光導波路３２と、２つの光導波路３３，３４と、入力光導波路３１を伝搬する光を２つの光導波路３３，３４に分波する光分波器３５と、２つの光導波路３３，３４を伝搬する光を出力光導波路３２へと合波する光合波器３６とから構成される。
　入力光導波路３１には、筐体外部からＣＷ（Continuous Wave）光が入力される。出力光導波路３２からはマッハツェンダ光変調器３０によって変調された光が出力される。
　ドライバ４は、筐体外部から高周波線路１０，１１を介して入力された駆動信号を、容量装荷型高周波線路３７，３８に印加する。容量装荷型高周波線路３７，３８の入力端とドライバ４の出力端子との間は、金ワイヤ５，６によって電気的に接続されている。
　容量装荷型高周波線路３７，３８に周期的に設けられた電極３９，４０は、高周波線路に対して容量を付加する構造となっている。電極３９，４０は、駆動信号を光導波路３３，３４に印加する。光導波路３３，３４に駆動信号を印加することによって、光導波路３３，３４を伝搬する光を変調することができる。電極３９，４０が高周波線路に付加する容量は、光導波路３３，３４を伝搬する光の群速度と、駆動信号（高周波信号）の群速度とを整合させる働きを備えている。
　容量装荷型高周波線路３７，３８の出力端は、金ワイヤ８，９によって終端器７に接続されている。容量装荷型高周波線路３７，３８を伝搬した駆動信号は、ドライバ４に戻ることなく、終端器７において熱に変わる。終端器７で生じた熱は、金ワイヤ８，９を介して光半導体素子３に伝わり、光半導体素子３を局所的に加熱する。図１では、金ワイヤ８，９を介して伝わる熱によって加熱される領域を、高温度領域１３０として示している。
　また、ドライバ４の消費電力は、通常Ｗ単位である。ドライバ４で生じた熱は、金ワイヤ５，６を介して光半導体素子３に伝わり、光半導体素子３を局所的に加熱する。図１では、金ワイヤ５，６を介して伝わる熱によって加熱される領域を、高温度領域１３１として示している。
　このようにドライバ４と終端器７の発熱によって光半導体素子３に熱分布が生じる。特にドライバ４の発熱によって生じる高温度領域１３１がマッハツェンダ光変調器３０を構成する２つの光導波路３３，３４のうちの光導波路３４の領域と重なるため、２つの光導波路３３，３４に非対称な熱分布が生じてしまう。
　そこで、本実施例では、光半導体素子３の直下に設けられるペルチェモジュールによって光モジュール１の動作時において光半導体素子３の面内温度分布を一様な分布にする。
　図２Ａは光半導体素子３とペルチェモジュール１２の側面図、図２Ｂはペルチェモジュール１２の平面図である。なお、図２Ａでは、ドライバ４と終端器７と金ワイヤ５，６，８，９の記載を省略している。また、図２Ａでは、ペルチェモジュール１２の熱電半導体の電極等の記載を省略している。図２Ｂでは、ペルチェモジュール１２の内部を透視して記載している。
　図２Ａ、図２Ｂに示すように、ペルチェモジュール１２は、Ｐ型熱電半導体１３とＮ型熱電半導体１４の対を２次元的に複数配置し、これらＰ型熱電半導体１３とＮ型熱電半導体１４とを絶縁性セラミックからなる基板１５，１６で挟み込んだ構造を有する。対になるＰ型熱電半導体１３とＮ型熱電半導体１４とを電極（不図示）で接合し、Ｎ型熱電半導体１４からＰ型熱電半導体１３の方へ電流を流すと、上側の基板１５の表面から熱が吸収されて運ばれ、反対側の基板１６に放出される。光半導体素子３は、ペルチェモジュール１２の冷却側の基板１５上に搭載されている。
　本実施例では、ペルチェモジュール１２を構成するＰ型熱電半導体１３とＮ型熱電半導体１４の配列密度を選択的に変化させている。具体的には、ペルチェモジュール１２の光半導体素子３との接合面（基板１５の上面であり、図２ＢのＸＹ平面）の面内方向の領域のうち、光半導体素子３の高温度領域１３１の直下の領域１３２でＰ型熱電半導体１３とＮ型熱電半導体１４の対を密に配置し、領域１３２以外の領域でＰ型熱電半導体１３とＮ型熱電半導体１４の対を疎に配置している。このような配置により、本実施例では、ペルチェモジュール１２の冷却能力を選択的に変化させ、ドライバ４の近傍の領域１３２での冷却能力を他の領域の冷却能力よりも高くしている。
　こうして、本実施例では、光モジュール１の動作時において光半導体素子３の面内温度分布を一様な分布にすることができるので、マッハツェンダ光変調器３０の干渉条件の変動を抑圧することができ、マッハツェンダ光変調器３０の安定動作を可能としている。
［第２の実施例］
　次に、本発明の第２の実施例について説明する。図３は本発明の第２の実施例に係る光モジュールの平面図である。本実施例の光モジュール１ａの筐体２内には、後述するペルチェモジュール（冷却素子）と、ペルチェモジュール上に搭載された光半導体素子３と、ドライバ４と、金ワイヤ５，６と、終端器７ａとが搭載されている。
　光半導体素子３とドライバ４と金ワイヤ５，６については第１の実施例で説明したとおりである。
　第１の実施例と同様に、終端器７ａは、光半導体素子３のマッハツェンダ光変調器３０の容量装荷型高周波線路３７，３８を終端する。第１の実施例との違いは、薄膜抵抗器からなる終端器７ａの一端が容量装荷型高周波線路３７の出力端と電気的に接続され、終端器７ａの他端が容量装荷型高周波線路３８の出力端と電気的に接続されるように、終端器７ａが光半導体素子３の表面に形成（モノリシック集積）されていることである。あるいは、ディスクリート部品からなる終端器７ａの一端が容量装荷型高周波線路３７の出力端と電気的に接続され、終端器７ａの他端が容量装荷型高周波線路３８の出力端と電気的に接続されるように、終端器７ａを光半導体素子３の表面上にフリップチップ実装してもよい。
　本実施例では、第１の実施例と異なり、金ワイヤ８，９が不要となるため、高周波信号の反射損失を低減することができる。
　ただし、終端器７ａで生じた熱は光半導体素子３に容易に伝わる。図３では、終端器７ａの発熱によって加熱される領域を、高温度領域１３３として示している。
　第１の実施例では、高温度領域は１３０で示す１箇所のみであったが、本実施例では１３０，１３３の２箇所となる。特に、ドライバ４がオープンコレクタ型である場合、終端器側からドライバ４の出力に電流を供給する必要があるため、終端器７ａの発熱が大きくなる。終端器７ａの発熱によって生じる高温度領域１３３がマッハツェンダ光変調器３０を構成する２つの光導波路３３，３４のうちの光導波路３４の領域と重なるため、終端器７ａの発熱は無視できない。
　そこで、本実施例では、光半導体素子３の直下に設けられるペルチェモジュールによって光モジュール１ａの動作時において光半導体素子３の面内温度分布を一様な分布にする。図４Ａは光半導体素子３とペルチェモジュール１２ａの側面図、図４Ｂはペルチェモジュール１２ａの平面図である。図４Ａでは、ドライバ４と終端器７ａと金ワイヤ５，６の記載を省略している。また、図４Ａでは、ペルチェモジュール１２ａの熱電半導体の電極等の記載を省略している。図４Ｂでは、ペルチェモジュール１２ａの内部を透視して記載している。
　ペルチェモジュール１２ａの動作原理は、第１の実施例のペルチェモジュール１２と同じである。光半導体素子３は、ペルチェモジュール１２ａの冷却側の基板１５上に搭載されている。
　本実施例では、ペルチェモジュール１２ａの光半導体素子３との接合面（基板１５の上面であり、図４ＢのＸＹ平面）の面内方向の領域のうち、光半導体素子３の２箇所の高温度領域１３１，１３３の直下の領域１３２，１３４でＰ型熱電半導体１３とＮ型熱電半導体１４の対を密に配置し、領域１３２，１３４以外の領域でＰ型熱電半導体１３とＮ型熱電半導体１４の対を疎に配置している。このような配置により、本実施例では、ペルチェモジュール１２の冷却能力を選択的に変化させ、ドライバ４の近傍の領域１３２と終端器７ａの近傍の領域１３４での冷却能力を他の領域の冷却能力よりも高くしている。
　こうして、本実施例では、第１の実施例と同様に、光モジュール１ａの動作時において光半導体素子３の面内温度分布を一様な分布にすることができるので、マッハツェンダ光変調器３０の干渉条件の変動を抑圧することができ、マッハツェンダ光変調器３０の安定動作を可能としている。
　なお、本実施例では、光半導体素子３とドライバ４と終端器７ａとが同一筐体内に搭載された光モジュールを対象としているが、図７に示したようにドライバが筐体の外にある光モジュールに本実施例を適用することもできる。この場合は高温度領域は１３３で示す１箇所のみとなる。
［第３の実施例］
　次に、本発明の第３の実施例について説明する。図５は本発明の第３の実施例に係る光モジュールの平面図である。本実施例の光モジュール１ｂの筐体２内には、後述するペルチェモジュール（冷却素子）と、ペルチェモジュール上に搭載された光半導体素子３ｂと、光半導体素子３ｂの高周波線路を駆動するドライバ４－Ｘ，４－Ｙ（能動素子）と、光半導体素子３ｂの高周波線路の入力端とドライバ４－Ｘ，４－Ｙとを接続する金ワイヤ５－ＸＩ，５－ＸＱ，５－ＹＩ，５－ＹＱ，６－ＸＩ，６－ＸＱ，６－ＹＩ，６－ＹＱと、光半導体素子３ｂの高周波線路を終端する終端器７－ＸＩ，７－ＸＱ，７－ＹＩ，７－ＸＱとが搭載されている。
　光半導体素子３ｂは、偏波多重光ＩＱ変調器を備えている。偏波多重光ＩＱ変調器は、入力光を２つに分波する光分波器４１と、光分波器４１からの光を導波する光導波路４２－Ｘ，４２－Ｙと、Ｘ偏波側の駆動信号に応じて光導波路４２－Ｘからの入力光を偏波変調するＸ偏波側光ＩＱ変調器４３－Ｘと、Ｘ偏波側と偏波状態が直交するＹ偏波側の駆動信号に応じて光導波路４２－Ｙからの入力光を偏波変調するＹ偏波側光ＩＱ変調器４３－Ｙとから構成される。
　Ｘ偏波側光ＩＱ変調器４３－Ｘは、光分波器４４－Ｘと、Ｉ側マッハツェンダ光変調器４５－ＸＩと、Ｑ側マッハツェンダ光変調器４５－ＸＱと、光合波器４６－Ｘとから構成される。
　Ｙ偏波側光ＩＱ変調器４３－Ｙは、光分波器４４－Ｙと、Ｉ側マッハツェンダ光変調器４５－ＹＩと、Ｑ側マッハツェンダ光変調器４５－ＹＱと、光合波器４６－Ｙとから構成される。
　Ｉ側マッハツェンダ光変調器４５－ＸＩは、光干渉計の機能を備えた光回路と、光回路の表面に形成された容量装荷型高周波線路５３－ＸＩ，５４－ＸＩ（高周波回路）とから構成される。光回路は、入力光導波路４７－ＸＩと、出力光導波路４８－ＸＩと、光分波器４９－ＸＩと、光導波路５０－ＸＩ，５１－ＸＩと、光合波器５２－ＸＩとから構成される。
　Ｑ側マッハツェンダ光変調器４５－ＸＱは、光干渉計の機能を備えた光回路と、光回路の表面に形成された容量装荷型高周波線路５３－ＸＱ，５４－ＸＱ（高周波回路）とから構成される。光回路は、入力光導波路４７－ＸＱと、出力光導波路４８－ＸＱと、光分波器４９－ＸＱと、光導波路５０－ＸＱ，５１－ＸＱと、光合波器５２－ＸＱとから構成される。
　Ｉ側マッハツェンダ光変調器４５－ＹＩは、光干渉計の機能を備えた光回路と、光回路の表面に形成された容量装荷型高周波線路５３－ＹＩ，５４－ＹＩ（高周波回路）とから構成される。光回路は、入力光導波路４７－ＹＩと、出力光導波路４８－ＹＩと、光分波器４９－ＹＩと、光導波路５０－ＹＩ，５１－ＹＩと、光合波器５２－ＹＩとから構成される。
　Ｑ側マッハツェンダ光変調器４５－ＹＱは、光干渉計の機能を備えた光回路と、光回路の表面に形成された容量装荷型高周波線路５３－ＹＱ，５４－ＹＱ（高周波回路）とから構成される。光回路は、入力光導波路４７－ＹＱと、出力光導波路４８－ＹＱと、光分波器４９－ＹＱと、光導波路５０－ＹＱ，５１－ＹＱと、光合波器５２－ＹＱとから構成される。
　光分波器４１は、筐体外部から入力されたＣＷ光を２つに分波する。Ｘ偏波側光ＩＱ変調器４３－Ｘの光分波器４４－Ｘは、光分波器４１からの入力光を２つに分波する。
　Ｉ側マッハツェンダ光変調器４５－ＸＩの光分波器４９－ＸＩは、光分波器４４－Ｘからの入力光を２つに分波する。ドライバ４－Ｘは、筐体外部から高周波線路１０－ＸＩ，１１－ＸＩを介して入力された駆動信号を、Ｉ側マッハツェンダ光変調器４５－ＸＩの容量装荷型高周波線路５３－ＸＩ，５４－ＸＩに印加する。容量装荷型高周波線路５３－ＸＩ，５４－ＸＩの入力端とドライバ４－Ｘの出力端子との間は、金ワイヤ５－ＸＩ，６－ＸＩによって電気的に接続されている。
　容量装荷型高周波線路５３－ＸＩ，５４－ＸＩに周期的に設けられた電極は、駆動信号を光導波路５０－ＸＩ，５１－ＸＩに印加する。駆動信号を印加することによって、光導波路５０－ＸＩ，５１－ＸＩを伝搬する光が変調される。
　光合波器５２－ＸＩは、光導波路５０－ＸＩ，５１－ＸＩを伝搬する光を出力光導波路４８－ＸＩへと合波する。
　Ｑ側マッハツェンダ光変調器４５－ＸＱの光分波器４９－ＸＱは、光分波器４４－Ｘからの入力光を２つに分波する。ドライバ４－Ｘは、筐体外部から高周波線路１０－ＸＱ，１１－ＸＱを介して入力された駆動信号を、Ｑ側マッハツェンダ光変調器４５－ＸＱの容量装荷型高周波線路５３－ＸＱ，５４－ＸＱに印加する。容量装荷型高周波線路５３－ＸＱ，５４－ＸＱの入力端とドライバ４－Ｘの出力端子との間は、金ワイヤ５－ＸＱ，６－ＸＱによって電気的に接続されている。
　容量装荷型高周波線路５３－ＸＱ，５４－ＸＱに周期的に設けられた電極は、駆動信号を光導波路５０－ＸＱ，５１－ＸＱに印加する。駆動信号を印加することによって、光導波路５０－ＸＱ，５１－ＸＱを伝搬する光が変調される。光合波器５２－ＸＱは、光導波路５０－ＸＱ，５１－ＸＱを伝搬する光を出力光導波路４８－ＸＱへと合波する。
　光合波器４６－Ｘは、Ｉ側マッハツェンダ光変調器４５－ＸＩから出力された光とＱ側マッハツェンダ光変調器４５－ＸＱから出力された光とを合波する。
　一方、Ｙ偏波側光ＩＱ変調器４３－Ｙの光分波器４４－Ｙは、光分波器４１からの入力光を２つに分波する。
　Ｉ側マッハツェンダ光変調器４５－ＹＩの光分波器４９－ＹＩは、光分波器４４－Ｙからの入力光を２つに分波する。ドライバ４－Ｙは、筐体外部から高周波線路１０－ＹＩ，１１－ＹＩを介して入力された駆動信号を、Ｉ側マッハツェンダ光変調器４５－ＹＩの容量装荷型高周波線路５３－ＹＩ，５４－ＹＩに印加する。容量装荷型高周波線路５３－ＹＩ，５４－ＹＩの入力端とドライバ４－Ｙの出力端子との間は、金ワイヤ５－ＹＩ，６－ＹＩによって電気的に接続されている。
　容量装荷型高周波線路５３－ＹＩ，５４－ＹＩに周期的に設けられた電極は、駆動信号を光導波路５０－ＹＩ，５１－ＹＩに印加する。駆動信号を印加することによって、光導波路５０－ＹＩ，５１－ＹＩを伝搬する光が変調される。
　光合波器５２－ＹＩは、光導波路５０－ＹＩ，５１－ＹＩを伝搬する光を出力光導波路４８－ＹＩへと合波する。
　Ｑ側マッハツェンダ光変調器４５－ＹＱの光分波器４９－ＹＱは、光分波器４４－Ｙからの入力光を２つに分波する。ドライバ４－Ｙは、筐体外部から高周波線路１０－ＹＱ，１１－ＹＱを介して入力された駆動信号を、Ｑ側マッハツェンダ光変調器４５－ＹＱの容量装荷型高周波線路５３－ＹＱ，５４－ＹＱに印加する。容量装荷型高周波線路５３－ＹＱ，５４－ＹＱの入力端とドライバ４－Ｙの出力端子との間は、金ワイヤ５－ＹＱ，６－ＹＱによって電気的に接続されている。
　容量装荷型高周波線路５３－ＹＱ，５４－ＹＱに周期的に設けられた電極は、駆動信号を光導波路５０－ＹＱ，５１－ＹＱに印加する。駆動信号を印加することによって、光導波路５０－ＹＱ，５１－ＹＱを伝搬する光が変調される。光合波器５２－ＹＱは、光導波路５０－ＹＱ，５１－ＹＱを伝搬する光を出力光導波路４８－ＹＱへと合波する。
　光合波器４６－Ｙは、Ｉ側マッハツェンダ光変調器４５－ＹＩから出力された光とＱ側マッハツェンダ光変調器４５－ＹＱから出力された光とを合波する。
　終端器７－ＸＩは、Ｉ側マッハツェンダ光変調器４５－ＸＩの容量装荷型高周波線路５３－ＸＩ，５４－ＸＩを終端する。終端器７－ＸＱは、Ｑ側マッハツェンダ光変調器４５－ＸＱの容量装荷型高周波線路５３－ＸＱ，５４－ＸＱを終端する。終端器７－ＹＩは、Ｉ側マッハツェンダ光変調器４５－ＹＩの容量装荷型高周波線路５３－ＹＩ，５４－ＹＩを終端する。終端器７－ＹＱは、Ｑ側マッハツェンダ光変調器４５－ＹＱの容量装荷型高周波線路５３－ＹＱ，５４－ＹＱを終端する。
　薄膜抵抗器からなる終端器７－ＸＩの一端が容量装荷型高周波線路５３－ＸＩの出力端と電気的に接続され、終端器７－Ｘの他端が容量装荷型高周波線路５４－ＸＩの出力端と電気的に接続されるように、終端器７－Ｘが光半導体素子３ｂの表面に形成（モノリシック集積）されている。あるいは、ディスクリート部品からなる終端器７－Ｘの一端が容量装荷型高周波線路５３－ＸＩの出力端と電気的に接続され、終端器７－Ｘの他端が容量装荷型高周波線路５４－ＸＩの出力端と電気的に接続されるように、終端器７－Ｘを光半導体素子３ｂの表面上にフリップチップ実装してもよい。同様に、終端器７－ＸＱ，７－ＹＩ，７－ＹＱは、光半導体素子３ｂの表面にモノリシック集積あるいはフリップチップ実装されている。
　本実施例では、第１、第２の実施例と異なり、ドライバが２個に増え、終端器が４個に増えたことにより、発熱箇所が増大し、ドライバ４－Ｘ，４－Ｙと終端器７－ＸＩ，７－ＸＱ，７－ＹＩ，７－ＸＱの発熱によって生じる高温度領域１３５，１３６も拡大する。
　図６Ａは光半導体素子３ｂとペルチェモジュール１２ｂの側面図、図６Ｂはペルチェモジュール１２ｂの平面図である。図６Ａでは、ドライバ４－Ｘ，４－Ｙと終端器７－ＸＩ，７－ＸＱ，７－ＹＩ，７－ＸＱと金ワイヤ５－ＸＩ，５－ＸＱ，５－ＹＩ，５－ＹＱ，６－ＸＩ，６－ＸＱ，６－ＹＩ，６－ＹＱの記載を省略している。また、図６Ａでは、ペルチェモジュール１２ｂの熱電半導体の電極等の記載を省略している。図６Ｂでは、ペルチェモジュール１２ｂの内部を透視して記載している。
　ペルチェモジュール１２ｂの動作原理は、第１の実施例のペルチェモジュール１２と同じである。光半導体素子３ｂは、ペルチェモジュール１２ｂの冷却側の基板１５上に搭載されている。
　本実施例では、ペルチェモジュール１２ｂの光半導体素子３ｂとの接合面（基板１５の上面であり、図６ＢのＸＹ平面）の面内方向の領域のうち、光半導体素子３ｂの２箇所の高温度領域１３５，１３６の直下の領域１３７，１３８でＰ型熱電半導体１３とＮ型熱電半導体１４の対を密に配置し、領域１３７，１３８以外の領域でＰ型熱電半導体１３とＮ型熱電半導体１４の対を疎に配置している。このような配置により、本実施例では、ペルチェモジュール１２ｂの冷却能力を選択的に変化させ、ドライバ４－Ｘ，４－Ｙの近傍の領域１３７と終端器７－ＸＩ，７－ＸＱ，７－ＹＩ，７－ＸＱの近傍の領域１３８での冷却能力を他の領域の冷却能力よりも高くしている。
　こうして、本実施例では、第１の実施例と同様に、光モジュール１ｂの動作時において光半導体素子３ｂの面内温度分布を一様な分布にすることができるので、Ｉ側マッハツェンダ光変調器４５－ＸＩ，４５－ＹＩとＱ側マッハツェンダ光変調器４５－ＸＱ，４５－ＹＱのそれぞれの干渉条件の変動を抑圧することができ、Ｉ側マッハツェンダ光変調器４５－ＸＩ，４５－ＹＩとＱ側マッハツェンダ光変調器４５－ＸＱ，４５－ＹＱの安定動作を可能としている。
　なお、本実施例では、光半導体素子３ｂとドライバ４－Ｘ，４－Ｙと終端器７－ＸＩ，７－ＸＱ，７－ＹＩ，７－ＸＱとが同一筐体内に搭載された光モジュールを対象としているが、図７に示したようにドライバが筐体の外にある光モジュールに本実施例を適用することもできる。この場合は高温度領域は１３６で示す１箇所のみとなる。
　第１～第３の実施例において、マッハツェンダ光変調器３０，４５－ＸＩ，４５－ＹＩ，４５－ＸＱ，４５－ＹＱを構成する半導体材料を特に限定する必要がないことは、言うまでもない。ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系、あるいはＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ系をはじめとして、様々な半導体材料をマッハツェンダ光変調器３０，４５－ＸＩ，４５－ＹＩ，４５－ＸＱ，４５－ＹＱに適用可能である。
　同様に、マッハツェンダ光変調器３０，４５－ＸＩ，４５－ＹＩ，４５－ＸＱ，４５－ＹＱを構成する光導波路の断面構造も特に限定する必要がないことは言うまでもない。ハイメサ型、リッジ型、リブ型など、様々な光導波路構造が適用可能である。
　また、ドライバ４，４－Ｘ，４－Ｙと容量装荷型高周波線路３７，３８，５３－ＸＩ，５３－ＸＱ，５３－ＹＩ，５３－ＹＱ，５４－ＸＩ，５４－ＸＱ，５４－ＹＩ，５４－ＹＱとのインピーダンス整合、および容量装荷型高周波線路３７，３８，５３－ＸＩ，５３－ＸＱ，５３－ＹＩ，５３－ＹＱ，５４－ＸＩ，５４－ＸＱ，５４－ＹＩ，５４－ＹＱと終端器７，７ａ，７－ＸＩ，７－ＸＱ，７－ＹＩ，７－ＸＱとのインピーダンス整合において、整合させるべき特性インピーダンスを限定する必要がないことも言うまでもない。特に、ドライバ４，４－Ｘ，４－Ｙと光半導体素子３，３ｂとを集積化した構成において、ドライバ４，４－Ｘ，４－Ｙがオープンコレクタ型である場合は、変調効率向上の観点から、単相５０Ω、差動１００Ωに整合させる必要がない。
　また、ペルチェモジュール１２，１２ａ，１２ｂのＰ型熱電半導体１３とＮ型熱電半導体１４の対の配置は、第１～第３の実施例で示した配置に限定されるものではない。高温度領域１３１，１３３，１３５，１３６による光半導体素子３，３ｂの面内温度分布の不均一性を事前に把握して、この不均一性が解消できるように、Ｐ型熱電半導体１３とＮ型熱電半導体１４の対を配置すればよい。
　図４Ｂの例では、Ｐ型熱電半導体１３とＮ型熱電半導体１４の対が領域１３２，１３４においてほぼ同じパターンで配置されているが、直上の高温度領域１３１，１３３の温度の違いにより、領域１３２，１３４において異なるパターンで配置される可能性があることは言うまでもない。同様に、図６Ｂの例では、Ｐ型熱電半導体１３とＮ型熱電半導体１４の対が領域１３７，１３８において同じパターンで配置されているが、異なるパターンで配置される可能性があることは言うまでもない。
　また、第１～第３の実施例では、Ｐ型熱電半導体１３とＮ型熱電半導体１４の対の配置を疎密の２段階に分けているが、例えば高温度領域１３１，１３３，１３５，１３６の直下の領域１３２，１３４，１３７，１３８内において、Ｐ型熱電半導体１３とＮ型熱電半導体１４の対の疎密が複数段階で変化してもよいことは言うまでもない。
　また、第１～第３の実施例では、光半導体素子３，３ｂの高温度領域をそれぞれ２箇所としているが、３箇所以上の高温度領域が存在する場合においても同様に、光半導体素子の面内温度分布の不均一性が解消できるように、Ｐ型熱電半導体１３とＮ型熱電半導体１４の対を配置すればよい。
　本発明は、光変調器を搭載した光モジュールに適用することができる。
　１，１ａ，１ｂ…光モジュール、２…筐体、３，３ｂ…光半導体素子、４，４－Ｘ，４－Ｙ…ドライバ、５，５－ＸＩ，５－ＸＱ，５－ＹＩ，５－ＹＱ，６，６－ＸＩ，６－ＸＱ，６－ＹＩ，６－ＹＱ…金ワイヤ、７，７ａ，７－ＸＩ，７－ＸＱ，７－ＹＩ，７－ＸＱ…終端器、１２，１２ａ，１２ｂ…ペルチェモジュール、１３…Ｐ型熱電半導体、１４…Ｎ型熱電半導体、３０…マッハツェンダ光変調器、３１，４７－ＸＩ，４７－ＸＱ，４７－ＹＩ，４７－ＹＱ…入力光導波路、３２，４８－ＸＩ，４８－ＸＱ，４８－ＹＩ，４８－ＹＱ…出力光導波路、３３，３４，４２－Ｘ，４２－Ｙ，５０－ＸＩ，５０－ＸＱ，５０－ＹＩ，５０－ＹＱ，５１－ＸＩ，５１－ＸＱ，５１－ＹＩ，５１－ＹＱ…光導波路、３５，４１，４４－Ｘ，４４－Ｙ，４９－ＸＩ，４９－ＸＱ，４９－ＹＩ，４９－ＹＱ…光分波器、３６，４６－Ｘ，４６－Ｙ，５２－ＸＩ，５２－ＸＱ，５２－ＹＩ，５２－ＹＱ…光合波器、３７，３８，５３－ＸＩ，５３－ＸＱ，５３－ＹＩ，５３－ＹＱ，５４－ＸＩ，５４－ＸＱ，５４－ＹＩ，５４－ＹＱ…容量装荷型高周波線路、３９，４０…電極、４３－Ｘ…Ｘ偏波側光ＩＱ変調器、４３－Ｙ…Ｙ偏波側光ＩＱ変調器、４５－ＸＩ，４５－ＹＩ…Ｉ側マッハツェンダ光変調器、４５－ＸＱ，４５－ＹＱ…Ｑ側マッハツェンダ光変調器。

Claims (8)

  1. 　冷却素子と、
    　前記冷却素子の上に搭載された光半導体素子と、
    　前記光半導体素子の高周波回路を駆動するように構成された能動素子とを備え、
    　前記光半導体素子は、
    　光干渉計の機能を備えた光回路と、
    　前記光回路の表面に形成された前記高周波回路とを備え、
    　前記冷却素子は、前記能動素子の近傍領域での冷却能力が他の領域の冷却能力よりも高いことを特徴とする光モジュール。
  2. 　請求項１記載の光モジュールにおいて、
    　前記冷却素子は、前記光半導体素子との接合面の面内方向に沿ってＰ型熱電半導体とＮ型熱電半導体の対を２次元的に配置したペルチェモジュールであり、前記面内方向の領域のうち、前記能動素子の近傍領域での前記Ｐ型熱電半導体と前記Ｎ型熱電半導体の対の密度が、他の領域での前記Ｐ型熱電半導体と前記Ｎ型熱電半導体の対の密度よりも高いことを特徴とする光モジュール。
  3. 　冷却素子と、
    　前記冷却素子の上に搭載された光半導体素子と、
    　前記光半導体素子の高周波回路を終端するように構成された終端器とを備え、
    　前記光半導体素子は、
    　光干渉計の機能を備えた光回路と、
    　前記光回路の表面に形成された前記高周波回路とを備え、
    　前記冷却素子は、前記終端器の近傍領域での冷却能力が他の領域の冷却能力よりも高いことを特徴とする光モジュール。
  4. 　請求項３記載の光モジュールにおいて、
    　前記冷却素子は、前記光半導体素子との接合面の面内方向に沿ってＰ型熱電半導体とＮ型熱電半導体の対を２次元的に配置したペルチェモジュールであり、前記面内方向の領域のうち、前記終端器の近傍領域での前記Ｐ型熱電半導体と前記Ｎ型熱電半導体の対の密度が、他の領域での前記Ｐ型熱電半導体と前記Ｎ型熱電半導体の対の密度よりも高いことを特徴とする光モジュール。
  5. 　冷却素子と、
    　前記冷却素子の上に搭載された光半導体素子と、
    　前記光半導体素子の高周波回路を駆動するように構成された能動素子と、
    　前記高周波回路を終端するように構成された終端器とを備え、
    　前記光半導体素子は、
    　光干渉計の機能を備えた光回路と、
    　前記光回路の表面に形成された前記高周波回路とを備え、
    　前記冷却素子は、前記能動素子の近傍領域と前記終端器の近傍領域での冷却能力が他の領域の冷却能力よりも高いことを特徴とする光モジュール。
  6. 　請求項５記載の光モジュールにおいて、
    　前記冷却素子は、前記光半導体素子との接合面の面内方向に沿ってＰ型熱電半導体とＮ型熱電半導体の対を２次元的に配置したペルチェモジュールであり、前記面内方向の領域のうち、前記能動素子の近傍領域と前記終端器の近傍領域での前記Ｐ型熱電半導体と前記Ｎ型熱電半導体の対の密度が、他の領域での前記Ｐ型熱電半導体と前記Ｎ型熱電半導体の対の密度よりも高いことを特徴とする光モジュール。
  7. 　請求項３乃至６のいずれか１項に記載の光モジュールにおいて、
    　前記終端器は、前記光半導体素子の表面にモノリシック集積、または前記光半導体素子の表面上にフリップチップ実装されていることを特徴とする光モジュール。
  8. 　請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光モジュールにおいて、
    　前記光回路と前記高周波回路とは、マッハツェンダ光変調器を構成することを特徴とする光モジュール。
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