JP2001296452A - 光学回路基板のための相互接続システム - Google Patents
光学回路基板のための相互接続システムInfo
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Abstract
したり切り離したりすることを可能にする。 【解決手段】 光学装置は、基板(310)の側端(3
11)に沿って配置され、バックプレーン上に縦または
横に配列される同数の光学コネクタ(200)と相互接
続するように調整されている。各光学プラグはホルダー
(120)に保持され、このホルダー(120)は、ク
リップ(110)によってバックプレーン(100)に
保持される。各光学コネクタはフェルール(24)を含
むプラグであり、このフェルール(24)は、光ファイ
バーを封入し、プラグの一端から突き出ている。各端部
取付光学装置は、その前端にジャックレセプタクル(4
10および510)を含み、かつ光学プラグを受けるよ
うに形成されたキャビティー(401および501)を
有する。ジャックレセプタクルはすべて同じような形を
している。各キャビティーはさらに、フェルールを受け
るためのボス(421および521)を含む。プラグお
よびジャックレセプタクルは、互いに連結するのではな
く係合するように配される。
Description
取付パネル上に(縦または横に)配列された光学コネク
タと相互接続するためのシステムに関する。
理由で、モデム通信機器は現在、ますます高速度でデー
タを処理するように設計されている。おそらく最も重要
な理由は、コンピュータ間でビデオ情報を転送したいと
いう願望に関連している。近年インターネットが原因で
そのようなデータ転送が指数関数的に増加しており、予
想可能な将来においてこの増加が減少することは予想さ
れない。この増加に対処するためには、光学回路だけが
その需要を満たすことができるように思われるが、それ
は光ファイバーが巨大な帯域幅を提供できるからであ
る。それにもかかわらず、光信号を同じ場所にルーティ
ングするためには分配機器が依然として必要とされ、こ
のことは、光学接続ハードウェアが、多数の個別のファ
イバー接続を収容するために十分に小さくなければなら
ないことを意味する。
場所は、ファイバーごとに接続をするために個々の入出
力ポートが設けられなければならない光学部品(すなわ
ち光学回路基板)を含む回路基板上である。さらに、電
気回路基板が機器ベイに取り付けられる様態と同じよう
にして、いくつかの他の回路基板を収容するパネルすな
わちバックプレーンに、これらの回路基板をプラグする
ことが望ましい。しかし、電気回路基板は、XYZ方向
の相当な変位に耐えつつ、信頼できる電気接続を提供す
ることができるが、光学回路基板はそうすることができ
ない。(XYZ方向が互いに直交していること、および
Z方向は、接続を介した信号の流れの通常の方向と一致
することを記しておく。)実際、光学接続のための主要
な媒体は、1本のファイバーの端面がもう1本のファイ
バーの端面に押しつけられる「突合わせ」コネクタであ
る。このような接続では、ファイバー端面の間に空気の
隙間があってはならず、X方向とY方向にファイバーの
変位があってはならない。さもないと、多大な信号の損
失が起こってしまう。(単一モード光ファイバーの光伝
達域の直径は約8ミクロンμuしかなく、この光ファイ
バーがもう1本のファイバーと軸方向に正確に位置調整
されなければならないことを注記しておく。)したがっ
て、プラグイン光学回路基板上に、対応する数の固定光
学コネクタと正確にかみ合ういくつかの光学装置を提供
することは挑戦である。
され得る光学装置が知られているが、その構造は比較的
複雑であったり、かつ/又は光学回路基板への取り付け
が高価で時間のかかる手作業を必要としたりする。さら
に重要なのは、プラグイン光学回路基板のために光学イ
ンタフェースを基準化する必要があることである。光学
インタフェースは、正確な光学位置調整を提供するもの
であり、かつ高密度相互接続に適していなければならな
い。
学装置を有する光学回路基板を容易にバックプレーンに
接続したり切り離したりすることを可能にする相互接続
システムに関する。光学装置は、回路基板の略平面の側
端に沿って配され、バックプレーンに縦または横に配列
される同数の光学プラグと相互接続するように調整され
る。各プラグは、プラグのコネクタ端から突出した端面
を有するフェルールを含む。各光学装置の前端部は、
(i) 光学プラグを受けるための略矩形の開口部を有する
キャビティーと、(ii) フェルールを受けるようにキャ
ビティーの中へと延在するボスと、(iii) ボス内に取り
付けられた時にフェルールの端面が在する光学面とを含
むジャックレセプタクルである。すべてのジャックレセ
プタクルは、その個々の光学面が互いにほぼ一致するよ
うに、かつ回路基板の側端と平行であるように回路基板
上に配置される。光学プラグとジャックレセプタクル
は、互いに連結するのではなく係合するように配され
る。
円筒形であり、1本の光ファイバーを封入する。さら
に、ジャックレセプタクルは、1つの部品としてプラス
チック材料から成形され、かつ正確な位置決めを行うよ
うに、回路基板にある対応する穴に受けられる2本以上
の下向きのピンを含む。プラグイン回路基板は「盲目」
接続(つまり、取り付け作業を行う人が通常、取り付け
の間になされている接続を見ることができず、したがっ
て、接続を容易にするための細かな位置調節を行うこと
ができないということ)をするので、正確な位置決めは
重要である。
装置の後端部もジャックレセプタクルを含み、よって一
対の光学プラグを相互接続するための結合装置を形成す
る。あるいは、光学装置の後端部は、光信号を電気信号
に変換したり、かつ/又は電気信号を光信号に変換した
りするための1つ以上の変換器を含んでもよい。
は、じきに電気部品を収納する回路基板と同じくらいよ
く見かけるようになるであろう。このような回路基板
が、容易に交換できる装置上に大量でかつ管理可能な量
のハードウェアを提供するので、プラグインの概念は広
く受け入れられてきた。回路基板は、多くの場合、基板
が正しく機能していないときにサービス要員に警告を出
すことができる診断用のハードウェアやソフトウェアを
含んでいる。そして、欠陥のある基板は1枚の回路基板
を引き抜いて別の基板をプラグインすることによってす
ばやく交換できるので、メンテナンスは容易になり、ダ
ウンタイムは最小になる。このことは、1枚の基板の取
り外しが多数の顧客に影響を及ぼす巨大かつ複雑なシス
テムの場合に特に有用である。プラグイン回路基板が便
利であるのは、主に、基板とバックプレーンの間のすべ
ての接続を、回路基板が機能して存在しているスロット
から回路基板を引き離すだけで、問題なく切り離すこと
ができるという事実によっている。「バックプレーン」
とは、通常、内部装置を外部装置から切り離し、かつこ
れを介して接続がなされる壁のことを意味する。
に光学プラグが取り付けられ、他方に光学回路基板が取
り付けられた取付パネルを備える。特に、光学回路基板
は、バックプレーンに接続するために回路基板の端に固
定されるジャックレセプタクルを使うだけであり、バッ
クプレーンは光学プラグの(縦または横の)配列を含
む。従来技術の相互接続システムとは異なり、現在では
送受信機が、光学プラグを受けるようにジャックレセプ
タクルが配置された光学回路基板の端に取り付けること
ができるので、回路基板上に追加の光学ジャンパーやア
ダプターを設ける必要がない。そして、公知の光学プラ
グとジャックレセプタクルは接続されるときに個別に連
結するのに対して、本発明では、バックプレーンからの
光学回路基板の取り外しを容易にするために光学プラグ
とジャックの個別の連結を避けている。
明に従って取付パネル100(一般にバックプレーンと
呼ばれる)に取り付けられた光学コネクタ200の配列
に接続されようとしている光学装置400および500
を有する光学回路基板300の平面斜視図および底面斜
視図である。特に、光学装置400および500は、プ
リント配線板(PWB)と呼ばれることが多い基板31
0に取り付けられる。これらの装置は、基板310の側
端311に沿って取り付けられるので、端部取付装置と
いう。本発明では、すべての光学コネクタが光学プラグ
200を備え、光学プラグ200はクリップ110によ
ってバックプレーン100に取り付けられるホルダー1
20に挿入される。クリップ110およびホルダー12
0は、光学プラグがX方向とY方向に小さく限られた量
の移動ができるように設計されており、これにより、プ
ラグ200は、例えば回路基板300上の製造公差の蓄
積による光学装置400および500の位置の変動に適
応できる。クリップ110およびホルダー120の構造
については、同時に出願された米国特許出願番号 (Lamp
ert 42)で詳細に説明されている。光学プラグ200
は、ホルダー120と連結するが、光学回路基板300
上の光学装置400および500とは連結しない。回路
基板300は、典型的には回路パッケージに含まれ、か
つカードガイドを用いてシェルフ(図示されていない)
に取り付けられる。回路パッケージはシェルフにプラグ
され、典型的には面板にラッチをかけて所定の位置に保
持され、面板は、反対側の側端311にあるPWB 3
10の側端に取り付けられる。面板上のラッチは、バッ
クプレーン100に対する光学プラグ200の累積する
スプリング力に打ち勝つように設計される。
ル131〜134のそれぞれに含まれる1本の光ファイ
バーを終端するが、複数の光ファイバーを含むコネクタ
も本発明の範囲内で考慮されている。各光ファイバー
は、光学プラグ200の口径を通して延在し、プラグ2
00のコネクタ端14から突出する円筒形フェルール2
4の中に保持される(図7を参照)。
レセプタクル)と後端部520(変換器を含む)とを備
える。光信号は送信(Tx)ポート501を通して光ケ
ーブル131に送信され、光信号は受信(Rx)ポート
502を通して光ケーブル132から受信される。光か
ら電気への変換は、Rxポート502で入力光信号に応
答する装置500の後端部520にあるフォトダイオー
ドによって行われる。電気から光への変換は、Txポー
ト501で出力光信号を提供する装置500の後端部5
20にある半導体レーザーによって行われる。
レセプタクル)と後端部420(これもジャックレセプ
タクル)とを備える。光学装置400の前端部410が
光学装置500の前端部510とほぼ同一である点が有
利である。これによって、同一の光学プラグ200がど
ちらの装置とでも使用でき、このことは、基板のレイア
ウトを単純化し、かつ設計変更を容易にするので設計者
にとって極めて重要である。また、これによって、ジャ
ックレセプタクルを用いた新しい予想されていなかった
PWB取付光学装置への接続が可能になる。装置400
は、形態が異なる可能性がある光学プラグ340を光学
プラグ200に接続するためのアダプターである。光学
プラグが類似しているかどうかに関係なく、目標は、光
ファイバー133および134をそれぞれ光ファイバー
343および344に相互接続することである。
対応する光学面42を有するジャックレセプタクルを含
み、光学面42では、光学プラグ200の端面はジャッ
クレセプタクルに取り付けられるときに終端する。すべ
てのジャックレセプタクルの光学面42が互いに一致す
ることが重要である。さらに、関連する回路基板上の光
学装置がアダプター400、送受信機500、またはそ
の他の種類の装置であるか否かにかかわらず、すべての
光学プラグ200がバックプレーン100の前面の機械
基準面101から所定の同じ距離だけ突出するように配
置されるように、光学面42は回路基板の側端311に
対して平行でなければならない。
斜視図である。例えば、基板310は、電気信号を処理
し、かつ電気信号を端部取付電気コネクタ360および
光学装置500との間で交わす集積回路350を含み、
光学装置500は、上記のように、その後端部520で
電気信号と光信号の変換を行い、その前端部510で光
学プラグとの相互接続を行う。端部311に沿った光学
装置400および500の位置決めは、基板310にあ
る対応する穴334および335に取り付けられる下向
きのピン430および530によって行われる。許容精
度を達成するためには、少なくとも2本のそのようなピ
ンが各装置によって用いられる。光学回路基板300
は、取付作業を行う人が相互接続を見ながら誘導できる
という利点なしに、通常は雄プラグに「盲目」接続され
た雌ソケットを備えるということを注記する。よって、
基板310上の光学装置400および500の位置決め
の精度が重要である。
上に異なる種類の光学装置400および500を含むこ
とは、必須ではないが、望ましいことが多い。図3の実
施例では、光学装置500は光学装置400よりも高さ
がある。すべての前端光学レセプタクル410および5
10を同じ高さに配置するために、レセプタクルの1つ
の高さを変えるためにスタンドオフブロック320を設
けてもよい。ここでは、装置400の位置を高くしてい
る。図3はまた、光学装置400の後端部420が、異
なる形態の光学プラグ340を収容するジャックレセプ
タクルを含むことを示している。このようなプラグは、
米国特許第5,719,977号で開示されている。
20(両方がジャックレセプタクルを備える)を含む
が、図4および図5で示されるように、1つの部品とし
て成形される。前端部410と後端部420は、光学プ
ラグ200および340のフェルールが出会う光学面4
2−42で分離されている(図1および図2を参照)。
各ジャックレセプタクルは、図7に示される上述のLC
型のような光学プラグを受ける形をしている略矩形の開
口部を有するキャビティー401および402を含む。
共通の長手方向軸41−41は、キャビティー401お
よび402を通して延在し、このキャビティー401お
よび402は背中合わせに位置し、ボス421および4
22が各キャビティーの中に突出している。例えば、キ
ャビティー402の中のボス422は、アライメントス
リーブ440がボス422に損傷を与えずに取り付けら
れるようにする可撓性分岐425を含む。アライメント
スリーブ440は、その長手方向にスリット441を含
むので、最終的に軸位置調整して取り囲みかつ保持する
フェルールよりも、わずかに小さい直径に作ることがで
きる。ボス421および422は、アライメントスリー
ブ440を取り囲みかつ捕持しており、このアライメン
トスリーブ440は、対になっている光学プラグの端面
が互いに接触する光学面42を通して延在する。さら
に、アライメントスリーブ440は、一対の背中合わせ
のキャビティーの間に延びる長手方向軸41−41と同
一線上にある中心軸を有する。本発明で特に用いられて
はないが、各キャビティーはさらに、従来のLC型コネ
クタのラッチングアーム上のラグと連結するための内部
ラッチング面451および452を含む。このような内
部ラッチング面は、装置400の上面に穴450を作り
かつこの穴450を突き抜けるツールによって、成形過
程の間に形成される。あるいは、このような穴はまた、
同じ目的で装置400の側面に配されてもよい。適切な
プラスチック材料を用いて一つの部品として成形し、か
つ成形の間に下向きのピン430を形成することによっ
て、この装置400の費用は、米国特許第5,647,
043号で示されるような公知の類似構造と比べて大幅
に減らすことができる。
図について説明する。光学装置500は前端部510と
後端部520とを含み、これらは、キャビティー501
の中に取り付けられた光学プラグのフェルールの端面が
効果的に在する光学面42−42で分かれている。装置
500のジャックレセプタクル部510は、LC型のよ
うな光学プラグを受ける形をしている略矩形の開口部を
有するキャビティー501を含む。長手方向軸51−5
1は、キャビティー501およびボス521を介して延
び、ボス521は光学プラグのフェルールを支持する。
ボス521の中心軸は、長手方向軸51−51と同一線
上にある。例えば、電気から光への変換器550(例え
ば半導体レーザー)は、光学装置500の後端部520
に取り付けられる。これは、中心軸51−51にほぼ沿
って光を発するように配置される。双方向の光伝達が望
ましいので、光学装置500は通常、一対の並んだレセ
プタクルを備えている。一方は光信号の送信用であり、
他方は光信号の受信用である。光学回路基板上の装置5
00の正確な位置決めは、上記のように光学回路基板の
接合穴にはまる2本以上の下向きのピン530があるこ
とによって容易にされる。すべての端部取付光学装置4
00および500の光学面42が互いに一致し、かつ回
路基板300の側端311に対して平行でなければなら
ないので、正確な位置決めは重要である(図1を参
照)。
ラグコネクタ(光学プラグ)200の組立斜視図であ
る。光学プラグ200は単体ハウジング12を備え、こ
の単体ハウジングは、ケーブル入口端13からコネクタ
端14までの長さがあり、この長さはバックプレーンの
厚さが様々であってもプラグ200を使用可能とするの
に十分である。このようなプラグ200は、標準のLC
コネクタよりかなり長い。第一ラッチングラグ17およ
び第二ラッチングラグ18を有するラッチングアーム1
6はハウジング12から延びており、プラグ200をホ
ルダー120の中に掛止(latch)する(図1を参
照)。プラグ200の長手方向軸に直交するX方向およ
びY方向に限られた量の移動ができるホルダー120お
よびその対応するクリップ110に加えて、ハウジング
12のコネクタ端14は、回路基板300上の対応する
光学装置へのプラグ200の接合をさらに助ける面取り
部49を含む。さらに、プラグ200は、バックプレー
ン100(バックプレーンの厚さに関係なく)の前面の
同じ機械基準面101にホルダー120によってZ方向
に固定される。
6は、ポリエーテルイミド(polyetherimide)などの適
切なプラスチック材料から製造され、好ましくは一体型
の構造として成形される。プラスチック材料は、ラッチ
ングアーム16が押し下げられ、かつ非押し下げ(ラッ
チング)位置に跳ね返って戻ることができ、これによっ
て「生きている(living)」ヒンジを形成するほどの十
分な弾性を有しなければならない。光学プラグ200
が、バックプレーン100に取り付けられたホルダー1
20に掛止するが、光学回路基板300上の端部取付装
置400および500のいずれにも掛止しない点を注記
しておく(図1を参照)。これによって、回路基板をバ
ックプレーン100に容易に取り付けたり、取り外した
りすることができる。ハウジング12は、その中を通っ
て延在する軸穴19を有しており、そこにフェルール・
バレル・アセンブリ21を収容する。アセンブリ21
は、バレル部材(ここからフェルール24が延出してい
る)上に拡大フランジ23を有する中空管状部材22を
備えており、フェルール24は、セラミック、ガラス、
または金属などの適度に硬くかつ耐摩耗性の材料からな
るものでよく、かつその中に光ファイバーを含むという
機能を果たす。コイルバネ26は管状部材22を取り囲
み、その前端はフランジ23の後部に、そしてその後端
はインサート27に当接(seat against)する。インサ
ート27は管状であり、管状部材22を収容する。
ウジング12のケーブル入口端13の中の対応する平面
(図示されていない)と協同(cooperate)する第一平
面および第二平面29(1つだけが図示されている)を
有する拡大直径部28を含む。インサート27はまたフ
ランジ31を有し、このフランジ31は、インサート2
7がハウジング12中に深く挿入され過ぎることを妨ぐ
ためのストッパーとして機能する。
2があり、これは、圧縮部材によって固定される繊維強
力部材(通常はアラミド繊維)を受けるように設計され
ており、これによって、入ってくるファイバーケーブル
をプラグ200に固着(anchor)させる。ハウジング1
2の側壁のそれぞれ(1つだけが図示される)は開口部
37を有しており、この開口部37はインサート27の
拡大直径部28を受けるためのものであり、かつハウジ
ング12内でインサート27を長手方向に(すなわちZ方
向に)固定するように機能する。
ましい)であり、光学プラグ200を調整するための6
つの位置を提供する軸穴19の対応した形の傾斜凹部に
当接(seat)するように調整された傾斜部38を有する。
光学プラグ200の設計に関するさらに詳しい説明は、
同時に出願された米国特許出願第 号(Andrews
6-7-43-4-5-10)に含まれている。
明してきたが、本発明の範囲内での変更は可能である。
特に、本発明は、そのラッチングアームがジャックレセ
プタクルに入らない細長いプラグを用いて、光学プラグ
とジャックレセプタクルを個別に連結することを妨げて
いるが、ラッチングアームのための保持面を含まないジ
ャックレセプタクルを設計することによっても、上記の
目的は達成できるであろうことを注記しておく。他の変
更態様には、2本以上の光ファイバーを収める光学プラ
グおよびジャックレセプタクルの使用や、2個よりも多
い(または少ない)ジャックレセプタクルを有する光学
装置の使用が含まれるが、これらに限定はされない。
た光学プラグの配列に接続されようとしているジャック
レセプタクルを有する光学回路基板の平面斜視図。
配列の底面斜視図。
クルを有する回路基板の組立斜視図。
斜視図。
Claims (10)
- 【請求項1】 複数の光学装置(400および500)
を有するプラグイン回路基板(300)を備えた、光学
回路基板のための相互接続システムであって、該光学装
置は基板(310)の側端(311)に沿って配置さ
れ、各光学装置は光学コネクタ(200)を受けるため
の前端部(410および510)を含み、さらに前記シ
ステムは、一次元配列の光学コネクタが取り付けられた
バックプレーン(100)を備えており、 各光学コネクタは、その中に配されるフェルール(2
4)を有する光学プラグハウジング(12)を備え、該
フェルールは、その長手方向軸に沿って配された光ファ
イバーと、ハウジングの一端から突出する端面とを有す
ることを特徴とし、かつすべての端部取付光学装置の前
端部は同じような形のジャックレセプタクルを備え、各
ジャックレセプタクルは、(i) 光学プラグを受けるため
の略矩形の開口部を有するフロントキャビティー(40
1および501)と、(ii) フェルールを受けるための
フロントキャビティーの中へと延びる第一ボス(421
および521)と、(iii) ボスの中に取り付けられたと
きにフェルールの端面が在する光学面(42)とを含
み、該ジャックレセプタクルのすべてが、その個々の光
学面が互いにほぼ一致するように、かつ回路基板の側端
と平行であるように回路基板に配置されていることを特
徴とする、光学回路基板のための相互接続システム。 - 【請求項2】 前記光学プラグ(200)とジャックレ
セプタクル(410および510)とが互いに連結する
のではなく係合するように調整されている、請求項1記
載の相互接続システム。 - 【請求項3】 光学装置(400および500)が基板
(310)にしっかりと取り付けられ、光学プラグが、
プラグ(200)の長手方向軸に直交するX方向とY方
向にわずかに限られた量の移動をしてバックプレーン
(100)に取り付けられる、請求項1記載の相互接続
システム。 - 【請求項4】 光学プラグ(200)のフェルール[24]
が略円筒形であり、1本の光ファイバーを封入してい
る、請求項1記載の相互接続システム。 - 【請求項5】 端部取付光学装置(400および50
0)のうちの少なくとも1つが、前端および後端(41
0および420)と底面とを有するハウジングを備え、
該ハウジングが、基板(310)上に端部取付光学装置
を正確に位置づけるために、基板(310)にある対応
する穴(334)に係合するように底面から下向きに延
びる少なくとも2本のピン(430)を含む、請求項1
記載の相互接続システム。 - 【請求項6】 光学装置(400)が、前端(410)
に一対の並んだジャックレセプタクルと、後端(42
0)に一対の並んだジャックレセプタクルとを備え、後
端の各ジャックレセプタクルが、第二光学プラグを受け
るための略矩形の開口部を有するバックキャビティー
(402)を含み、かつバックキャビティーの中へと延
びる第二ボス(422)を有し、前記フロントキャビテ
ィーとバックキャビティーが互いに同軸上に位置調整さ
れ、前記第一ボスと第二ボスが同軸上に位置調整され
て、フロントキャビティーとバックキャビティーとの間
の開口部を提供する、請求項5記載の相互接続システ
ム。 - 【請求項7】 第一ボスおよび第二ボス(421および
422)がアライメントスリーブ(440)を封入して
おり、ボス(422)の1つが、その中のアライメント
スリーブの取り付けを容易にする可撓性分岐(425)
を含む、請求項6記載の相互接続システム。 - 【請求項8】 光学装置(400)が一体型に成形され
たプラスチック構造を備える、請求項5記載の相互接続
システム。 - 【請求項9】 ハウジングが、前端(510)に一対の
並んだジャックレセプタクル(550)と、後端(52
0)に一対の並んだ光学変換器とを含み、前記変換器の
一方が電気から光への変換を提供し、前記変換器の他方
が光から電気への変換を提供する、請求項5記載の相互
接続システム。 - 【請求項10】 回路基板(300)がさらに、その上
に取り付けられた複数の電気部品(350)と、バック
プレーン(100)の上に取り付けられる接合電気コネ
クタとの電気接続をするために基板(311)の側端
(311)に沿って配された電気コネクタ(360)と
を含む、請求項1記載の相互接続システム。
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