JP2000101103A - 光インタコネクション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光インタコネクション装置の大容量化と小型化
を同時に実現する。すなわち、実装基板上の専有面積を
最小化するとともに、実装方法に大幅な変更を要さず
に、装置の大幅な小型化を可能とする。 【解決手段】アレイ配置する素子の実装面積を縮小する
ため、アレイ型素子を従来のように横に並べず、縦置き
の配置を取る。アレイ型素子は１０から２０個程度を一
組とした形で縦に配置する。光信号は入力７の方向に光
ファイバリボン１中を伝搬し、受信モジュール２中のホ
トダイオードで電気信号に変換され、プロセッサ３でス
イッチング処理された後、送信モジュール４で電気信号
から光信号に変換され、光ファイバリボン５中に出力８
の方向に送出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、小型化と高密度実
装を行うことが可能な光インタコネクション装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】計算機システムや伝送・交換機の装置内
および装置間データ接続系の大容量化のためには、光イ
ンタコネクションが非常に有望である。光インタコネク
ションは、装置内および装置間等の短い接続距離におい
て、発光／受光素子と光ファイバを使用し、電気信号を
光信号に変換して光信号を光ファイバ中に伝送する通信
技術である。光インタコネクションの使用により、大容
量データ通信を小型装置規模と最小の処理遅延時間で実
現することが可能となる。このように、光インタコネク
ションは装置内データ接続系を適用分野とするため、大
容量性と小型化の両立が重要である。光インタコネクシ
ョンにおいては、信号の多重分離処理を行わずに複数の
光信号送受信系を並列動作させるという簡素でデータ透
過性の高い構成が主流となっている。

【０００３】図４、図５、図６は、従来の光インタコネ
クション装置の実装例と、送信・受信の各モジュールの
実装方式を示した図である。図５、図６に示すように、
並列系光インタコネクション装置においては、アレイ構
造からなるレーザダイオードアレイ２５、ホトダイオー
ドアレイ２９は実装基板２６面に水平かつ並列に実装さ
れていた。そして、数１０ー数１００の素子（光ファイ
バリボン２７、端面発光レーザアレイ２５、フォトダイ
オードアレイ２９等）で装置全体が構成される。装置
は、図４に示すように、実装基板６上に水平に配置され
た複数個の送信モジュール１４と受信モジュール１２と
信号処理装置であるプロセッサ１３とが配置され、光フ
ァイバ１１中を伝搬した光が受信モジュール中のホトダ
イオードで電気信号に変換され、プロセッサ１３の信号
処理装置でスイッチング処理された後、送信モジュール
１４中のレーザダイオードで電気信号から光信号に再変
換され、光ファイバ１１中に送出される。この装置体積
と実装面積を如何に小型化するかが、装置開発の重要な
鍵となる。この小型化を実現するため、光インタコネク
ション装置においてはレーザ・フォトダイオード・光フ
ァイバの各素子は１０素子程度の高密度一次元アレイ型
集積構造で構成される。そしてレーザ・フォトダイオー
ド・光ファイバを、それぞれ1Gbit/s程度の速度で変調
することにより、10Gbit/s程度の通信容量を実現してい
る。このように、従来技術においては、このアレイ型素
子を光モジュールにパッケージングする場合、レーザや
フォトダイオードは基板実装面に水平に配置される実装
構造がとられていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の実装方法におい
ては、前述のように、アレイ集積されたレーザ・フォト
ダイオードは実装基板面に平行に一列に並べた形で実装
されている（図４参照）。従って、実装面積の縮小の為
には素子を配置するピッチの間隔の縮小が必要となる。
しかし、ピッチ間隔はリボン型光ファイバの標準ピッチ
（ファイバ１本分の間隔を設けて並列に配列した２５０
ミクロンのピッチか、あるいは間隔なしに接触して並列
に配列した１２５ミクロンのピッチ）で規定されている
ため、これ以上の狭ピッチ化は難しい。このため、単純
に素子を増やす場合、素子数に比例して素子の実装面積
が増大する結果となる。例えば、100個のレーザもしく
はフォトダイオードを２５０ミクロン間隔で並べた場
合、素子の全幅は２．５センチにもなり、装置内の実装
面において軽視できない大きさとなる。この装置の大型
化は、装置内電気配線距離が増大して、信号の伝搬損失
等の性能面への悪影響も考えられる。それ故、並列駆動
する素子数を増大しても、それに比例して実装面積の増
大しない、新たな実装方法が必要となる。並列系である
光インタコネクション装置において通信容量の拡大を図
る場合、素子自体の変調速度を拡大する方法と素子の並
列数を増大する方法が考えられるが、変調速度の拡大に
は各素子の特性改善を必要とし、現状の約1Gbit/s以上
の変調速度向上は難しい。このため、並列駆動する素子
数自体を増やす方法がより容易かつ有効な手段である。
但し、この場合、素子数の増加に伴う実装面積の増大が
問題となる。

【０００５】そこで、本発明の目的は、上述のような従
来の課題を解決し、装置の実装面積を拡大せずに実装素
子数を拡大することが可能な光インタコネクション装置
を提供することにある。具体的には、装置の実装面積を
大きくすることなく、通信容量を数10Gbit/sから数100G
bit/sに拡大することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光インタコネクション装置では、アレイ配
置される素子の実装面積を縮小するため、アレイ型素子
を従来のように横に並べずに、縦置きの配置を取る（図
１参照）。すなわち、本発明においては、レーザダイオ
ード・フォトダイオード・リボン型光ファイバを、それ
ぞれ縦置き配置にすることで実装面積の大幅な縮小が可
能となる。この場合、アレイ型素子は１０から２０個程
度を一組として縦に配置する。それ以上の数を縦置きに
集積すると、装置体積が高さ方向に増大し、また基板の
反り等の影響が無視できない。これにより、大容量デー
タ通信を小型装置規模と最小の処理遅延時間で実現する
ことができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図面に
より詳細に説明する。 （第１の実施例）図１は、本発明の第１の実施例を示す
光インタコネクション装置の構造斜視図である。本実施
例においては、実装基板６上に信号処理装置であるプロ
セッサ３と光の送信モジュール４と受信モジュール２と
を配置し、光で信号入出力されるスイッチング装置を構
成している。光信号は、矢印７の方向にリボン状の光フ
ァイバリボン１中を伝搬し、受信モジュール２中のホト
ダイオードで電気信号に変換され、プロセッサ３でスイ
ッチング処理が行われた後、送信モジュール４中のレー
ザダイオードにより電気信号から光信号に再変換され、
光ファイバリボン５中を矢印８の方向に送出される。本
実施例では、光ファイバリボン１は各々１０芯の光ファ
イバのアレイ構造からなり、そのアレイを送受各々１０
本づつ用いることで、１００チャネルの光信号送受を可
能としている。

【０００８】光受信モジュールと送信モジュールの内部
構造は、それぞれ図２と図３に示される。図２に示すよ
うに、光受信モジュールパッケージ２１は、１０芯の光
ファイバリボン１に接続される１０個の受光素子アレイ
（フォトダイオードアレイ）２２を内蔵する。受光素子
アレイ２２は、１枚の基板６上にモノリシック集積され
たフォトダイオード２２により形成される。本受信モジ
ュール２においては、一列に並んだフォトダイオードア
レイ２２を実装基板６面に直立する方向に実装してい
る。一方、図３に示すように、光送信モジュールパッケ
ージ４１は、１０芯の光ファイバリボン１に接続される
１０個の発光素子アレイ４２を内蔵する。発光素子アレ
イ４２は、１枚の基板６上にモノリシック集積された端
面発光レーザダイオードにより形成される。本送信モジ
ュール４においては、一列に並んだレーザダイオードア
レイ４２を実装基板面に直立する方向に実装している。
なお、光レーザアレイとしては、図３に示すような長方
体の端面からレーザを発光する端面発光レーザアレイ４
２と、後述の図９に示すような平面上からレーザを発光
する面発光レーザアレイ２０とがある。

【０００９】本発明においては、アレイ構造からなるレ
ーザダイオード・ホトダイオード・光ファイバを実装基
板面６に垂直に実装することで、実装の高密度化を実現
している。例えば、100個のレーザもしくはフォトダイ
オードを２５０ミクロン間隔で水平に並べた場合、素子
の全幅は２．５センチにもなり、装置内の実装面におい
て軽視できない大きさとなる。これに対して、本発明の
ように直立実装の場合には、１０芯の光ファイバアレイ
は厚さ５００ミクロン、幅３ミリの扁平な構造を有し、
直立実装により大幅な省スペース化が図れる。レーザダ
イオードアレイ４２やホトダイオードアレイ２２も、１
０素子を一列に並べた構造で考えると厚さ１００ミクロ
ン程度、幅２．５ミリとなり、モジュールパッケージ２
１，４１に実装することを考えても、アレイ２２，４２
を基板面６に垂直に実装することで、水平実装時と比較
して格段の省スペース化が図れる。本発明の場合、一つ
のアレイを構成する素子数は１０程度にしている。これ
は、一つのアレイを１０素子程度以上で構成すると、ア
レイ２２，４２の反りの影響が出てアレイ端で光出射光
軸に１ミクロン程度のずれが生じるためである。

【００１０】（第２の実施例）図７は、本発明の第２の
実施例を示すリボンファイバ接続用アダプタの実装斜視
図である。本実施例では、１０チャンネルの光ファイバ
リボン１，５同志を接続する光ファイバアダプタ９の構
造を示している。アダプタ９の接続構造はMPO（マルチ
プッシュオン）構造、つまり両側から突き差して結合さ
せる構造を採用する。本素子においては、１０本のファ
イバを実装基板面６に垂直方向に配置した実装構造を採
用している。これにより、実装基板６に水平方向に実装
した場合と比較して、実装基板面６におけるスペースの
縮小が可能となる。

【００１１】（第３の実施例）図８，９は、本発明の第
３の実施例を示す面発光レーザアレイと面結合フォトダ
イオードアレイの実装斜視図である。本実施例において
は、２×１０列からなる２０素子のアレイ構造をもつ受
信モジュールの実装用マウント１８と送信モジュールの
実装用マウント１９の構造を示している。図８に示す光
受信モジュールは、２×１０芯の光ファイバリボン１に
接続される２×１０個の受光素子アレイ（フォトダイオ
ードアレイ）１０を内蔵する。受光素子アレイ１０は、
１枚の基板６上にモノリシック集積されたフォトダイオ
ードにより形成される。本受信モジュールにおいては、
二列に並んだフォトダイオードアレイ１０を実装基板面
６に直立する方向に実装している。図９に示す光送信モ
ジュールは、２×１０芯の光ファイバリボン１に接続さ
れる２×１０個の面発光素子アレイ２０を内蔵する。発
光素子アレイ２０は、１枚の基板６上にモノリシック集
積された面発光レーザダイオードにより形成される。本
送信モジュールにおいては、二列に並んだレーザダイオ
ードアレイ２０を実装基板面６に直立する方向に実装し
ている。本実施例においては、光送受信素子がＮ×Ｍ列
で構成される場合、ＮとＭで数字の大きい並びを基板６
に垂直になるように配置することで、実装基板６上の専
有面積を最小化することが可能になる。

【００１２】（変形例）本発明の第１、第２および第３
の実施例において、二次元配列されたリボン型光ファイ
バを光信号送信媒体として使用する場合に、そのリボン
型光ファイバ自体を実装基板に垂直、つまり縦型に配置
し、光送信モジュールや光受信モジュールやファイバ接
続アダプタは従来通りの実装基板に水平に配置すること
も可能である。いま、Ｍ×Ｎ列（Ｍ≦Ｎ）の二次元配列
されたリボン型光ファイバを光信号送信媒体として使用
する場合、例えば、図６に示すような受信モジュールパ
ッケージ２８（フォトダイオードアレイ２９は実装基板
２６に水平に配列）に対して、光ファイバリボン１は図
２に示すように実装基板６に垂直に配列することによ
り、ねじって受信モジュールパッケージ２８に結合する
ものである。また、例えば、図５に示すような送信モジ
ュールパッケージ２４（端面発光レーザアレイ２５は実
装基板２６に水平に配列）に対して、光ファイバリボン
１は図３に示すように実装基板６に垂直に配列すること
により、ねじって送信モジュールパッケージ２４に結合
するものである。さらに、図９に示す面発光レーザアレ
イ２０を備えた実装用マウント１９を横にして、光ファ
イバリボン１のみを基板６に垂直に配置することによ
り、ねじって実装用マウント１９に結合するものであ
る。さらに、図７に示す光ファイバアダプタ９を実装基
板６に水平方向に倒して、それに結合する両側の光ファ
イバリボン１，５のみは図７と同じく基板６に垂直に配
置することにより、両側からねじってアダプタ９に結合
するものである。このような変形例が適用される場合と
しては、例えば光ファイバリボンの実装基板上の実装密
度を向上させる必要があるのに対して、送受信モジュー
ルやアダプタは水平方向に重ねて実装する等により、モ
ジュールの実装密度が問題にならない場合等が考えられ
る。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光インターコネクション装置のレーザ・ホトダイオード
・光ファイバをアレイ集積して、実装基板面に垂直に配
置することにより、データ転送容量の拡大と実装面積の
縮小を同時に実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図であって、アレイ構
造と有する光送信モジュールと光受信モジュールを実装
基板面に垂直方向に実装した光インタコネクション装置
の全体構造斜視図である。

【図２】同じく、受光素子アレイを実装基板面に垂直方
向に実装した光受信モジュールからなる光インタコネク
ション装置の斜視図である。

【図３】同じく、発光素子アレイを実装基板面に垂直方
向に実装した光送信モジュールからなる光インタコネク
ション装置の斜視図である。

【図４】従来のアレイ構造を有する光送信モジュールと
光受信モジュールを実装基板面に水平方向に実装した光
信号処理装置の斜視図である。

【図５】従来の発光素子アレイを実装基板面に水平方向
に実装した光送信モジュールの斜視図である。

【図６】従来の受光素子アレイを実装基板面に水平方向
に実装した光受信モジュールの斜視図である。

【図７】本発明の第２の実施例を示す図であって、アレ
イ構造と有するリボン型光ファイバを実装基板面に垂直
方向に配置したリボンファイバ接続用アダプタの構造斜
視図である。

【図８】本発明の第３の実施例を示す図であって、２×
１０列受光素子アレイを実装基板面に垂直方向に実装し
た光受信モジュールの構造斜視図である。

【図９】本発明の第３の実施例を示す図であって、２×
１０列発光素子アレイを実装基板面に垂直方向に実装し
た光送信モジュールの構造斜視図である。

【符号の説明】

１，５，２７…光ファイバリボン、２，１２…受信モジ
ュール、３，１３…プロセッサ（信号処理装置）、４，
１４…送信モジュール、６，１６，２６…実装基板、７
…光信号入力、８…光信号出力、２１，２８…受信モジ
ュールパッケージ、２０…面発光レーザアレイ、１０，
２２，２９…フォトダイオードアレイ、２３…パッケー
ジの開閉扉、１１…光ファイバ、２７…送信モジュール
パッケージ、２５…端面発光レーザアレイ、９…光ファ
イバアダプタ、８，１９…実装用マウント。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA05 BA14 DA31 DA35 2H038 AA21 AA23 CA74 5F073 AB02 AB16 AB28 BA03 FA30 5F088 AA01 BA20 BB01 EA02 JA05 JA14 KA10 LA01 5K002 AA05 AA07 BA06 BA07 BA13 FA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実装基板上にＭ×Ｎ列（Ｍ≦Ｎでいずれ
   も１以上の整数）の二次元配列された面発光レーザアレ
   イを光発光素子として使用する光送信モジュールにおい
   て、 上記Ｎ列の面発光レーザアレイの実装方向を該実装基板
   に垂直になるようにし、かつ上記Ｍ列の面発光レーザア
   レイの実装方向を該実装基板に水平になるように構成し
   たことを特徴とする光インタコネクション装置。
2. 【請求項２】 実装基板上にＭ×Ｎ列（Ｍ≦Ｎ）の二次
   元配列された端面レーザアレイを光発光素子として使用
   する光送信モジュールにおいて、 上記Ｎ列の端面レーザアレイの実装方向を該実装基板に
   垂直になるようにし、かつ上記Ｍ列の端面レーザアレイ
   の実装方向を該実装基板に水平になるように構成したこ
   とを特徴とする光インタコネクション装置。
3. 【請求項３】 実装基板上にＭ×Ｎ列（Ｍ≦Ｎ）の二次
   元配列されたホトダイオードを光受光素子として使用す
   る光受信モジュールにおいて、 上記Ｎ列のホトダイオードアレイの実装方向を該実装基
   板に垂直になるようにし、かつ上記Ｍ列のホトダイオー
   ドアレイの実装方向を該実装基板に水平になるように構
   成したことを特徴とする光インタコネクション装置。
4. 【請求項４】 実装基板上で、Ｍ×Ｎ（Ｍ≦Ｎ）の二次
   元配列されたリボン型光ファイバ同志を光路接続するフ
   ァイバ接続アダプタにおいて、 上記Ｎ列のリボン型光ファイバの実装方向を該実装基板
   に垂直になるようにし、かつ上記Ｍ列のリボン型光ファ
   イバの実装方向を該実装基板に水平になるように構成し
   たことを特徴とする光インタコネクション装置。
5. 【請求項５】 実装基板上にＭ×Ｎ列（Ｍ≦Ｎ）の二次
   元配列されたリボン型光ファイバを光信号送信媒体とし
   て使用する光送受信モジュールにおいて、 上記Ｎ列のリボン型光ファイバの実装方向を実装基板に
   垂直になるようにし、かつ上記Ｍ列のリボン型光ファイ
   バの実装方向を実装基板に水平になるように構成したこ
   とを特徴とする光インタコネクション装置。