发明内容
于是,本发明的目的在于提供一种光学模块,其具备在WDM用小型光收发两用机、例如依照QSFP+规格的WDM用小型光收发两用机中也能进行高密度安装的结构。
本发明为了达到上述目的,提供下述(1)~(12)的光学模块。
(1)一种光学模块,具有框体、安装于上述框体的端部的光学适配器、以及搭载于上述框体内的光发射组件,其特征在于,上述光发射组件具有:具有射出光信号的多个发光元件的TOSA;以及与上述TOSA电连接的电路基板,上述TOSA具有在相对的侧面相对配置至少一组上述多个发光元件的TOSA底座,上述TOSA底座具有形成有光学部件设置部的光射出面,在该光学部件设置部设置包含多个过滤器而成的光合波器。
(2)上述(1)所述的光学模块的特征在于,上述TOSA底座在内部形成多个光通路,上述多个光通路形成为从上述多个发光元件射出的各光信号直至到达上述光合波器分别通过不同的光通路。
(3)上述(1)或上述(2)所述的光学模块的特征在于,在上述多个光通路分别设置反射从上述多个发光元件射出的各光信号的镜、以及使以上述镜反射的光信号成为平行光而通过的准直透镜。
(4)(1)至(3)中任何一项所述的光学模块的特征在于,与上述光射出面邻接的上述侧面之中至少一个侧面以离上述光射出面越远阶梯就越低的方式形成为阶梯状,在各台阶部设置上述发光元件。
(5)上述(1)至(4)中任何一项所述的光学模块的特征在于,上述TOSA底座的相对的上述侧面的双方以离上述光射出面越远阶梯就越低的方式形成为阶梯状。
(6)上述(1)至(5)中任何一项所述的光学模块的特征在于,上述多个发光元件在相对的上述侧面相对配置两组。
(7)上述(1)至(6)中任何一项所述的光学模块的特征在于,上述多个发光元件分别以容纳于CAN封装件内的形式配置于上述TOSA底座。
(8)上述(1)至(7)中任何一项所述的光学模块的特征在于,上述TOSA底座在上述射出面形成套管设置部,在该套管设置部设置与插入于上述光学适配器的光连接器进行光连接的套管,在上述光学部件设置部从靠近上述套管设置部的一方以第一过滤器、第二过滤器、第三过滤器、镜的顺序设置上述光合波器。
(9)上述(1)至(8)中任何一项所述的光学模块的特征在于,上述TOSA在上述框体内配置于上述光学适配器侧。
(10)上述(1)至(9)中任何一项所述的光学模块的特征在于,上述电路基板具有安装上述TOSA的第一柔性基板及与上述第一柔性基板连接的第一刚性基板,上述第一柔性基板具有与上述TOSA底座相对的TOSA底座相对部和从上述TOSA底座相对部的两端部延伸的与上述多个发光元件连接的接合部。
(11)上述(10)所述的光学模块的特征在于,上述电路基板具有两层结构,作为二层部分具有上述第一柔性基板及上述第一刚性基板,作为一层部分具有经由连接柔性基板与上述第一刚性基板连接的第二刚性基板。
(12)上述(10)或(11)所述的光学模块的特征在于,在上述第一刚性基板配置发射用的部件,并进行配线。
本发明的效果如下。
根据本发明能够提供如下光学模块,其具备在WDM用小型光收发两用机、例如依照QSFP+规格的WDM用小型光收发两用机中也能进行高密度安装的结构。
具体实施方式
本发明的第一实施方式
光学模块的结构
图1是表示本发明的第一实施方式的光学模块的外观的立体图。另外,图2是表示本发明的第一实施方式的光学模块(拆卸上壳的状态)的外观的立体图。
本发明的第一实施方式的光学模块1是依据QSFP+规格的WDM用的光收发两用机。
光学模块1具有:构成光学模块1的框体的上壳2及下壳3;安装于下壳3上的光学适配器4;以及搭载于框体内的光收发组件10。
上壳2以及下壳3以依据QSFP+规格的大小形成。光学适配器4设置于光学模块1的前侧的端部,并且具有插入光连接器的插入口(TX:发射、RX:接收)。
光收发组件的结构
图3是表示用于本发明的第一实施方式的光学模块的光收发组件的立体图。另外,图4(a)是图3的光收发组件的俯视图,图4(b)是图3的光收发组件的仰视图。
光收发组件10是四波WDM用的光收发组件,具有电路基板20和与电路基板20电连接的TOSA30以及ROSA40。
如图2所示,电路基板20在光学模块1的框体内与光学适配器4分离而配置,TOSA30以及ROSA40配置于光学适配器4侧。
在电路基板20上设置能够与外部装置装卸的卡边缘型的边缘连接器26,如图2所示,边缘连接器26在光学模块1中配置于与设置光学适配器4的端部相反的一侧的端部。
电路基板20的详细结构后述,电路基板20具有两层结构,二层部分(作为第一刚性基板的上侧刚性基板21、作为第一柔性基板的上侧柔性基板22)和一层部分(作为第二刚性基板的下侧刚性基板23、作为第二柔性基板的下侧柔性基板24)利用弯曲的连接柔性基板25连接。
如图2所示,在光学模块1的框体内,上侧刚性基板21以及下侧刚性基板23配置于与光学适配器4相反的一侧,上侧柔性基板22以及下侧柔性基板24配置于光学适配器4侧。
TOSA30安装于上侧柔性基板22上,并且在被上侧柔性基板22和下侧柔性基板24夹住的状态下,容纳于光学模块1的框体内。ROSA40安装于下侧柔性基板24上。
电路基板的结构
图5是用于图3的光收发组件的电路基板的展开图。
电路基板20具有上侧刚性基板21、上侧柔性基板22、下侧刚性基板23、下侧柔性基板24(图4(a)、图4(b)所示。在图5中省略)、连接柔性基板25以及边缘连接器26。
电路基板20的大小调整为能够容纳于以依据QSFP+规格的大小形成的上壳2以及下壳3内的大小。
上侧刚性基板21构成电路基板的二层部分,在其两面安装发射用的部件,且进行配线。
上侧柔性基板22与上侧刚性基板21一起构成电路基板的二层部分,在其下表面(在使连接柔性基板25弯曲时与下侧柔性基板24相对的内侧面)侧安装TOSA30,在下表面进行发射用的配线。以能够在光学模块1的长度方向与上侧刚性基板21排列而容纳于下壳3内的方式,上侧柔性基板22的一端部与上侧刚性基板21的靠光学适配器4的端部连接。
上侧柔性基板22具有:具有与TOSA30的TOSA底座31的上表面相对的面(TOSA底座相对面)的TOSA底座相对部22a;以及从TOSA底座相对部22a向外侧(图5中的上侧和下侧)延伸的四根CAN封装件接合部22A~D。
CAN封装件接合部22A、22B相对配置,CAN封装件接合部22C、22D也相对配置。CAN封装件接合部22A、22B形成为比CAN封装件接合部22C、22D还长,以便能够与配置于相互间的距离比CAN封装件32C、32D之间的距离还长的位置上的CAN封装件32A、32B连接。
在CAN封装件接合部22A~D上,分别设置四个用于插入CAN封装件的四根引导针32a的孔。CAN封装件接合部22A~D通过大致弯曲90°而与CAN封装件32A~D接合,从而与CAN封装件32A~D电连接。
此外,CAN封装件接合部22A~D分别设置四根,但是22A、22C能够一体设置,22B、22D也能够一体设置。为了增加运动的自由度,优选的是分别设置四根。
下侧刚性基板23构成电路基板的一层部分,在上表面(在使连接柔性基板25弯曲时与上侧刚性基板21相对的内侧面)安装控制系统的部件,并进行配线,在下表面(在使连接柔性基板25弯曲时与上侧刚性基板21相对的内侧面的相反侧的外侧面)安装接收用的部件,并进行配线。
下侧柔性基板24与下侧刚性基板23一起构成电路基板的一层部分,在其上表面(在使连接柔性基板25弯曲时与上侧柔性基板22相对的内侧面)侧安装ROSA40,在上表面进行接收用的配线。以能够在光学模块1的长度方向与下侧刚性基板23排列而容纳于下壳3内的方式,下侧柔性基板24的一端部与下侧刚性基板23的靠光学适配器4的端部连接。
此外,下侧柔性基板24优选为与下侧刚性基板连接的柔性基板,但是还能够做成延长下侧刚性基板23的刚性基板、或者从下侧刚性基板23延长柔性部的刚性柔性基板。
连接柔性基板25用于将上侧刚性基板21和下侧刚性基板23在长度方向的各自的一侧面连接,在本实施方式中,进行发射用的配线。
TOSA的结构
图6是用于图3的光收发组件的TOSA的立体图。图7是图6的TOSA的剖视图。另外,图8(a)是构成图6的TOSA的TOSA底座和光学部件的立体图,图8(b)是从图8(a)拆卸光学部件的状态下的TOSA底座的立体图,图8(c)是从另一方向观察图8(a)的TOSA底座的情况的立体图,图8(d)是图8(a)的TOSA底座的剖面俯视图。
TOSA30具有:TOSA底座31;设置于形成在TOSA底座31上的四个CAN封装件设置部31A~D(圆形凹状孔)上的四个CAN封装件32A~D;设置于TOSA底座31内的镜34A~D、34F及准直透镜35A~D;设置于形成在TOSA底座31的光射出面(光学适配器4侧)上的光学部件设置部311上的过滤器36A、36C、36D及镜34E;以及设置于形成在TOSA底座31的光射出面(光学适配器4侧)上的套管设置部312上的套管33。
TOSA30的大小调整为考虑电路基板20的配置空间并能够容纳于以依据QSFP+规格的大小形成的上壳2及下壳3内的大小。
TOSA底座31例如由SUS等金属构成,并且具有将长方体形状的两侧面切削成阶梯状的形状,在切削成阶梯状的阶梯部分形成CAN封装件设置部31A~D。CAN封装件设置部31A、31B相对而形成,以便能够相对配置CAN封装件32A、32B,CAN封装件设置部31C、31D相对而形成,以便能够相对配置CAN封装件32C、32D。
阶梯形状切削形成为越朝向与光从TOSA底座31射出的方向相反的一侧阶梯越低的形状。即,越远离TOSA底座31的光射出面,相对的CAN封装件设置部的距离越短。所以,越远离TOSA底座31的光射出面,相对的CAN封装件的距离越短。在本实施方式中,CAN封装件32C、32D之间的距离比CAN封装件32A、32B之间的距离还短。
阶梯的高度调整为从形成于TOSA底座31内部的各CAN封装件射出的光的通路不重叠。例如,设为0.5mm~1.5mm。
此外,如上所述,TOSA底座31的形状优选为将侧面做成阶梯状的形状,但不限于此,还可以照原样是平面状的侧面。
CAN封装件32A~D分别具有:射出光信号的作为发光元件的LD(激光二极管)(图示省略);插入到CAN封装件接合部22A~D的孔中而接合的引导针32a;以及会聚所发出的光的透镜32b。能够将市场上销售的CAN封装件作为CAN封装件32A~D而使用。
四个CAN封装件32A~D以引导针32a朝向与设置CAN封装件设置部的侧面垂直的方向且TOSA底座31的外侧的方式,设置于CAN封装件设置部31A~D。
作为光学部件的镜34A~D、34F以及准直透镜35A~D设置于形成在TOSA底座31内的光通路内。对于详细内容,以TOSA的动作说明进行后述。
另外,如图8(a)等所示,同样是作为光学部件的过滤器36A、36C、36D以及镜34E从接近套管设置部312的一方以该顺序设置于光学部件设置部311。另外,就各光学部件(过滤器36A、36C、36D以及镜34E)的长度而言,其设置部位越靠近套管设置部312越短。这些光学部件用于构成光合波器。
光学部件设置部311切削形成为阶梯状。光学部件设置部311的切削的深度(阶梯的高度),越靠近套管设置部312则越深。另外,光学部件设置部311的切削的宽度(各阶梯的宽度),越靠近套管设置部312则越窄。通过如此形成光学部件设置部311,使各光学部件(过滤器36A、36C、36D以及镜34E)的侧端的边的全部能够置于台阶部。
另外,如图8(b)所示,在光学部件设置部311上形成有成为光的通路的开口部313。在由开口部313构成的通路中,从CAN封装件32A~D射出的各光进行合波而成为波长多路复用光。
图9(a)是表示图8的TOSA底座和光学部件的变形例的立体图,图9(b)是从图9(a)拆卸光学部件的状态下的TOSA底座的立体图。
在图9(a)、图9(b)的变形例中,与图8的情况不同,各光学部件(过滤器360A、360C、360D以及镜340E)的长度全部都是相同的长度,并不是其设置部位越靠近套管设置部312则越短。另外,光学部件设置部3110的切削的深度(阶梯的高度)设为相同的深度,并不是越靠近套管设置部312则越深。并且,光学部件设置部3110的切削的宽度(各阶梯的宽度)设为相同的宽度,并不是越靠近套管设置部312则越窄。
在本实施方式中,还能够采用图9(a)、图9(b)的变形例,但是在该变形例中,由于各光学部件(过滤器360A、360C、360D以及镜340E)的侧端的边的全部未置于台阶部,只有侧端的边的一部分置于台阶部,因此存在过滤器倾斜的危险,不容易稳定地设置,所以优选的是做成上述图8的形式。
套管33与插入到光学适配器4的TX中的光连接器进行光连接。
TOSA的动作说明
图10是说明用于本发明的第一实施方式的光学模块的TOSA的结构和动作的图。
在图10中,以箭头表示从各CAN封装件射出的光的路径,沿着该路径在TOSA底座31内部形成光通路。
以下,具体说明光的路径。
从CAN封装件32A射出的光被镜34A反射而改变方向,并通过设置于光通路上的准直透镜35A而成为平行光,并且被过滤器36A反射而改变方向,朝向镜34F。
从CAN封装件32C射出的光被镜34C反射而改变方向,并通过设置于光通路上的准直透镜35C而成为平行光,并且被过滤器36C反射而改变方向,透过过滤器36A朝向镜34F。
从CAN封装件32D射出的光被镜34D反射而改变方向,并通过设置于光通路上的准直透镜35D而成为平行光,并且被过滤器36D反射而改变方向,透过过滤器36C以及过滤器36A朝向镜34F。
从CAN封装件32B射出的光被镜34B反射而改变方向,并通过设置于光通路上的准直透镜35B而成为平行光,并且被镜34E反射而改变方向,透过过滤器36D、过滤器36C以及过滤器36A朝向镜34F。
从CAN封装件32A~32D射出的各光信号如图10所示,直到到达设置于光学部件设置部311的光学部件,分别通过不同的光通路。
四波在过滤器36D~镜34F之间进行合波,成为波长多路复用光,该光被镜34F反射而改变方向,并经过套管33射出。
通过代替镜34A、34B而使用过滤器,还能够使直至到达设置于光学部件设置部311的光学部件的光通路共用,在能够将要求设置精度的过滤器集中地只设置于射出面的光学部件设置部311上的方面,由于切削加工容易,且设置精度提高,因此如上所述,优选以各光信号直至到达设置于光学部件设置部311上的光学部件分别通过不同的光通路的方式,形成光通路。
ROSA的结构
ROSA40能够使用公知的ROSA。
本发明的第一实施方式的效果
根据本实施方式,起到以下效果。
(1)能够提供如下光学模块,其具备在WDM用小型光收发两用机、例如依据QSFP+规格的WDM用小型光收发两用机中也能进行高密度安装的结构。
(2)由于在刚性基板之间未配置TOSA,而是在比刚性基板(例如1.0mm)还薄的柔性基板(例如0.2mm)上安装TOSA,因此能够进行厚度方向的小型化,或者能够较大地采取TOSA的尺寸。另外,由于能够在纵横方向广泛地采取刚性基板的面积,因此部件的配置自由度增加,且配线效率良好。另外,由于尤其在卡边缘进行配线时,使窄间距配线减少,因此能够轻减串音的影响。
(3)由于能够使发射侧高速配线(上侧刚性基板两面)与接收侧高速配线(下侧刚性基板的下表面(不与上侧刚性基板相对的面))之间分离,因此能够轻减串音的影响。
(4)在与上侧刚性基板的连接部位中,通过对上侧柔性基板施加弯曲,能够根据TOSA大小而调节高度。
(5)由于做成在TOSA底座中将CAN封装件相对配置,且配置成阶梯状的结构,因此能够使部件配置紧凑。另外,由于能够将过滤器集中地只设置于射出面的光学部件设置部,因此切削加工容易,且设置精度提高。另外,由于还能够缩小过滤器的设置间隔,因此能够实现小型化。
(6)由于做成在TOSA底座中将CAN封装件相对配置的结构,因此能够缩短发射侧高速配线长度。
本发明的第二实施方式
图11是说明用于本发明的第二实施方式的光学模块的TOSA的结构和动作的图。
本发明的第二实施方式的光学模块的TOSA以及电路基板的结构与上述第一实施方式的光学模块不同。
即,在本发明的第二实施方式中,在图10中,代替阶梯状地设置于与CAN封装件32A相同的一侧的CAN封装件32C,在CAN封装件32B、32D侧的侧面再增加一个阶梯,设置CAN封装件132C,在这一点上与第一实施方式不同。另外,由于变更TOSA底座形状以及CAN封装件设置位置,因此随之还变更上侧柔性基板22的形状。并且,镜34C以及准直透镜35C的设置位置也伴随着CAN封装件设置位置的变更,变更为图11中的镜134C以及准直透镜135C的位置。
动作由于能够与上述第一实施方式相同地说明,因此省略说明。
本发明的第二实施方式的效果
根据本实施方式,除了起到与上述第一实施方式相同的效果之外,还起到以下效果。
(1)由于即使变更光源(CAN封装件)的位置,不变更过滤器的设置位置也可,因此在光源的配置上增加自由度。另外,能够最佳且自由地变更TOSA底座的形状。
(2)在以2x2相对配置的第一实施方式更能实现小型化这一点上,比第二实施方式更好。
本发明的第三实施方式
图12是说明用于本发明的第三实施方式的光学模块的TOSA的结构和动作的图。
本发明的第三实施方式的光学模块的TOSA以及电路基板的结构与上述第一实施方式的光学模块不同。
即,在本发明的第三实施方式中,在图10中,代替阶梯状地设置于与CAN封装件32A相同的一侧的CAN封装件32C,在与射出面相对的面设置CAN封装件232C,在这一点上与上述第一实施方式不同。另外,由于变更TOSA底座形状以及CAN封装件设置位置,随之还变更上侧柔性基板22的形状。并且,镜34C不需要,准直透镜35C的设置位置也伴随着CAN封装件设置位置的变更,变更为图12中的准直透镜235C的位置。
动作由于能够与上述第一实施方式相同地说明,因此省略说明。
本发明的第三实施方式的效果
根据本实施方式,除了起到与上述第一实施方式相同的效果之外,还起到以下效果。
(1)由于即使变更光源(CAN封装件)的位置,不变更过滤器的设置位置也可,因此在光源的配置上增加自由度。另外,能够最佳且自由地变更TOSA底座的形状。
(2)在以2x2相对配置的第一实施方式更能实现小型化这一点上,比第三实施方式更好。
以上说明了本发明的实施方式,但本发明不限于这些实施方式,在不脱离发明的宗旨的范围内,能够实施各种变形。