JP2003066286A - 双方向光伝送デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リフローに対応できる面実装型の双方向光伝
送デバイス。 【解決手段】 光伝送モジュール１０のハウジング１１
の表面には、一芯送受信用の光ファイバ２０の端部を保
持するコネクタ２０ａを結合する受け口が形成されてい
る。ハウジング１１内には、双方向光伝送デバイス１８
が収納されており、受光素子１３の上に発光素子１４が
搭載されて一体化された受発光素子１５が配線基板１２
に実装されている。受発光素子１５を囲んで凹レンズ状
の導光体１７が開口部に嵌着された筒状カバー１６が基
板１２に接合されている。基板１２の配線パターンの一
部と電気的に接続されているハウジング１１の一外壁面
に露出する接続端子１２ａは、表面実装に適した構成と
なっている。受発光素子１５は基板１２へワイヤボンデ
ィングされ透光性の封止樹脂で封止されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光伝送トランシー
バや光ミニジャック等に適用される、特に近距離の伝送
に好適な双方向光伝送デバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバは細径（直径０．１ｍｍ程
度）、軽量（ガラスの比重は銅の比重の約１／４）、可
とう性に優れている（曲率半径数ｃｍ以下）、電磁誘導
を受けない、漏話に強い、低損失（例えば１ｄＢ／ｋ
ｍ）高帯域伝送が可能、資源問題が少ないなどの特徴を
持つことから、光ファイバケーブル伝送方式は公衆通信
の分野であるＷＡＮの領域はもとより、ＬＡＮと言われ
る局内構成の伝送系やデータバス、データリンク、各種
計測制御システム等広範囲な適用分野を有している。

【０００３】更にＰＡＮと言われる個人的利用分野で
は、従来、光送受信トランシーバや光ミニジャック等に
適用される双方向光伝送モジュールとして、直径約１ｍ
ｍの芯線を用いた受信用と送信用とにそれぞれ専用の光
ファイバを備えた２芯の光ファイバケーブルを光伝送路
として、このケーブル端において受信用ファイバ側には
受光素子を含む受光側デバイス（Ｒｘ）を、送信用ファ
イバ側には発光素子を含む発光側デバイス（Ｔｘ）をハ
ウジングに設置して信号処理を行う２芯双方向光伝送モ
ジュールが用いられており、また発光側デバイス（Ｔ
ｘ）と受光側デバイス（Ｒｘ）を１芯の光ファイバケー
ブルの両端に接続したハウジングに設置して片方向伝送
する光伝送モジュール（ここでは光伝送デバイスをハウ
ジングに収納したものを言う）があり、１芯の光ファイ
バケーブルを用いて送受信する小型の双方向光伝送モジ
ュールに適用できる双方向光伝送デバイスは存在しなか
った。

【０００４】従来の２芯双方向光伝送モジュールの一例
について説明する。まず、その構成について説明する。
図５は従来の２芯双方向光伝送モジュールの断面図であ
る。図５において、７１は２芯双方向の光ファイバケー
ブルであり、受信用の光ファイバ７１ａと送信用の光フ
ァイバ７１ｂとがプラグ部品７１ｃを用いて束ねられて
いる。８０は２芯双方向の光伝送モジュールであり、８
１はそのハウジングである。８２は光ファイバ７１ａ、
７１ｂの先端部を保持する開口を有する隔壁である。８
３は送信用光ファイバ７１ｂ側に配設された発光側デバ
イス（Ｔｘ）であり、８４は受信用光ファイバ７１ａ側
に配設された受光側デバイス（Ｒｘ）である。

【０００５】発光側デバイス８３は、ロジックレベルの
電気信号を発光素子駆動用信号に変換する８６のＩＣ
と、変調された電気信号を光信号に変換するＬＥＤ又は
ＬＤである発光素子８７とが８５のリードフレーム上に
搭載され、８８の透光性樹脂で封止されている。受光側
デバイス８４は、光信号を電気信号に変換するホトダイ
オードと、更にロジックレベルに増幅するＩＣとが一体
となった８９の受光ＩＣがリードフレーム８５上に搭載
され、透光性樹脂８８で封止されている。ハウジング８
１の外壁から突出して図示しない入出力用の接続端子が
設けられ、リードフレーム８５と電気的に接続されてい
る。

【０００６】次に、光伝送モジュール８０の作用につい
て説明する。通信相手側から受信用光ファイバ７１ａを
伝わって来た光信号は、透光性樹脂８８を通過して受光
ＩＣ８９に入力されて電気信号に変換される。一方、Ｉ
Ｃ８６を経て発光素子８７から発した光は透光性樹脂８
８を通過して送信側光ファイバ７１ｂに入り、そこを伝
わって通信相手側に送り出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このような２芯双方向光伝送モジュールでは、２芯の光
ファイバーケーブルを必要とする。２芯のケーブルはモ
ジュールとの接続に際して入力と出力との向きを間違え
ないように注意しなければならない。また、２芯のケー
ブルは１芯のものよりたわみにくいという使い勝手の問
題がある。また、光伝送モジュールには発光側デバイス
と受光側デバイスとが別個に設置されており、モジュー
ルを小型化することが困難である。更に、両デバイスは
リードフレームを使用した挿入実装型部品であるため、
実装工数が多く掛かる。

【０００８】本発明は、このような従来の問題を解決す
るためになされたものであり、その目的は、受光素子と
発光素子とを一体化して双方向光伝送デバイスを小型化
すると共に、光伝送路として１芯光ファイバを用いる、
リフローが可能な表面実装タイプの双方向光伝送デバイ
スを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ための本発明の手段は、光ファイバにより光信号を送受
信する発光素子と受光素子とを備える双方向光伝送デバ
イスにおいて、受光素子の上に発光素子を実装した受発
光素子を配線基板上に搭載すると共に、前記受発光素子
を囲むように筒状のカバーを前記配線基板上に接合し、
前記カバーの開口部に導光体を嵌着して、光伝送路とし
て一芯の光ファイバを用いることを特徴とする。

【００１０】また、前記導光体は一方の面が平面で、他
方の面が前記発光素子の発光点からの距離を半径とした
球面に略等しい凹面であることを特徴とする。

【００１１】また、前記配線基板の一面に接続端子を有
することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態である
１芯双方向光伝モジュールについて図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本発明の実施の形態である１芯双方
向光伝送モジュール及び光ファイバの斜視図、図２はこ
の１芯双方向光伝送モジュールの双方向光伝デバイスの
断面図、図３及び図４は受発光素子の作用を説明する説
明図である。

【００１３】まず、この光伝送モジュールの構成を説明
する。図１において、１０は表面実装タイプの１芯双方
向光伝送モジュールであり、２０は光信号を双方向に伝
送する伝送路としての１芯の光ファイバである。１８は
双方向光伝送デバイスであり、１１は双方向光伝送デバ
イス１８を収納した樹脂成形品である光伝送モジュール
１０のハウジングであり、ハウジング１１には光ファイ
バ２０の先端部を案内保持する貫通穴を持った図示しな
い隔壁と表面にコネクタ２０ａの受け口とが形成されて
いる。

【００１４】次に、図１及び図２に基づいて、双方向光
伝送デバイス１８の構成を説明する。１２はセラミック
又はガラエポから成る配線基板であり、基板１２には配
線パターンが形成されている。配線パターンの一部と電
気的に接続されて基板１２の一側面に形成された半切ス
ルーホールが、ハウジング１１の一外壁面から露出して
接続端子１２ａとなっている。１３は基板１２へ搭載さ
れたホトダイオードや増幅回路一体ホトダイオードなど
の受光素子である。

【００１５】１４は受光素子１３の上面に実装されたＬ
ＥＤ又はＬＤなどの発光素子である。受光素子1３は発
光素子１４上に搭載されて一体化されており、これを受
発光素子１５と呼称する。受発光素子１５と基板１２と
はワイヤボンディングで配線されている。１６は筒状カ
バーであり、受発光素子１５を囲んで基板１２上に接合
されている。カバー１６の上部開口側には段部１６ａが
形成されている。１７は受発光素子１５の実装部分を封
止して湿度や塵埃から保護しているプラスチック又はガ
ラスから成る凹レンズ状の導光体であり、カバー１６の
段部１６ａに嵌着されている。導光体１７の一方の面は
平面であり、他方の面は発光素子１４の発光点ｐからの
距離ｒを半径とする球面に略等しい凹面である。

【００１６】次に、この双方向光伝送デバイスの作用に
ついて説明する。まず、図３により発光の場合について
説明する。図３（ａ）は、光ファイバ２０の端面は平面
であり、導光体は存在しない場合である。この場合は、
発光素子１４から出射された光は矢印で示すように上方
に向かい、光ファイバ２０を経由して通信の相手方に送
られる。発光素子１４の発光点ｐから大きな出射角で出
射した光は光ファイバ２０の端面で反射して受光素子１
３の受光部１３ａに入射してノイズとなる場合が生じ
る。図３（ｂ）は、導光体１７が存在する場合である。
この場合は発光点ｐから出射された光は一部が導光体１
７の端面で反射すると出射方向と略等しい方向に戻るの
で、発光点ｐ近傍の発光素子１４の端面に入射される。
このことで出射光の一部が受光部１３ａに入り受光素子
１３のノイズになることを防いでいる。

【００１７】次に、図４により受光の場合について説明
する。図４（ａ）は導光体が存在しない場合であり、光
ファイバ２０から入ってきた光は大部分が発光素子１４
に入射されて受光素子１３の受光部１３ａには一部しか
入射されない。受光素子１３で電気信号に変換される
が、光信号が弱いと電気信号も弱く通信が不安定にな
る。図４（ｂ）は導光体１７が存在する場合であり、光
ファイバ２０を出た光が導光体１７の凹レンズ作用で広
げられるので、受光部１３ａに入射される分が増加して
高効率で入光し受信は安定する。なお、以上説明したこ
とは、導光体１７の代わりに、光ファイバ１７の端面を
同様な凹面に形成した場合においても同様の効果が得ら
れる。この場合、双方向光伝送デバイス１８のカバー１
６の開口部には防塵・防湿のために蓋を設けるか、受発
光素子１５を透光性樹脂で被覆することが望ましい。以
上説明したように、１芯の光ファイバ２０を用いて双方
向の光伝送が可能である。

【００１８】次に、本発明の実施の形態の効果について
説明する。受光素子１３と発光素子１４とが一体化され
て受発光素子１５が小型化されたことで双方向光伝送デ
バイス１８、惹いては光トランシーバ、光ジャック等の
光伝送モジュール１０が小型化できるようになった。ま
たその際、導光体１７があるために、発光の際には、発
光素子１４からの出射光が受光素子１３の受光部１３ａ
に入ってしまう近端反射によるＳ／Ｎ比の悪化を防止で
きる。受光の際には受光素子１３に十分な光が届き通信
が安定する。光伝送デバイス１８は基板１２を用いて接
続端子１２ａを表面実装タイプに構成したので、通信機
器のマザーボードに光伝送モジュールを実装する際には
リフロー工程を採用でき、コストダウンに寄与する。ま
た、一芯の光ファイバ２０を採用できるので、ファイバ
取りつけの際に入出力の方向性に注意する必要がなく、
更に光ファイバ２０は曲げやすいため使い勝手がよく、
ケーブル・コストも抑えられる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
受光素子の上に発光素子を実装して一体化した受発光素
子を配線基板上に搭載すると共に、前記受発光素子を囲
むように筒状のカバーを前記配線基板上に接合し、前記
カバーの開口部に導光体を嵌着して、双方向光伝送デバ
イスを構成したので、１芯の光ファイバを用いて双方向
の光伝送ができる小型化した双方向光伝送デバイスが得
られた。

【００２０】また、導光体の凹レンズ作用によってＳ／
Ｎ比が向上し、安定した通信ができるようになった。

【００２１】また、受発光素子をカバーと導光体とで覆
ったので、素子が湿度や塵埃環境から保護される。ま
た、双方向光伝送デバイスを基板上に構成し、ハウジン
グ外壁面に露出する接続端子を有する表面実装タイプと
したので、双方向光伝送デバイスを収納した光伝送モジ
ュールを通信機器等の回路基板へ実装するのに際してリ
フロー工程を有効に活用してコストダウンが図れるよう
になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である一芯双方向光伝送モ
ジュール及び光ファイバの斜視図である。

【図２】図１の一芯双方向光伝送モジュールの双方向光
伝送デバイスの断面図である。

【図３】本発明の受発光素子の作用を説明する説明図で
ある。

【図４】本発明の受発光素子の作用を説明する説明図で
ある。

【図５】従来の２芯双方向光伝送モジュールの断面図で
ある。

【符号の説明】

１０ 光伝送モジュール １２ 基板 １２ａ 接続端子 １３ 受光素子 １３ａ 受光部 １４ 発光素子 １５ 受発光素子 １６ カバー １６ａ 段部 １７ 導光体 １８ 双方向光伝送デバイス ２０ 光ファイバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 萱沼 安昭 山梨県富士吉田市上暮地１丁目23番１号 株式会社シチズン電子内 Ｆターム(参考） 2H036 QA00 2H037 AA01 BA03 BA12 CA12 DA03 DA04 DA05 DA06 5F041 AA42 AA47 DA64 DA77 EE04 EE06 EE16 FF14 5F073 AB27 AB28 BA02 EA27 FA08 FA30 5F088 AA01 BA03 BA15 BB01 EA09 EA11 EA20 JA03 JA06 JA12 JA14

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバにより光信号を送受信する発
   光素子と受光素子とを備える双方向光伝送デバイスにお
   いて、受光素子の上に発光素子を実装した受発光素子を
   配線基板上に搭載すると共に、前記受発光素子を囲むよ
   うに筒状のカバーを前記配線基板上に接合し、前記カバ
   ーの開口部に導光体を嵌着して、光伝送路として一芯の
   光ファイバを用いることを特徴とする双方向光伝送デバ
   イス
2. 【請求項２】 前記導光体は一方の面が平面で、他方の
   面が前記発光素子の発光点からの距離を半径とした球面
   に略等しい凹面であることを特徴とする請求項１記載の
   双方向光伝送デバイス。
3. 【請求項３】 前記配線基板の一面に接続端子を有する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の双方向
   光伝送デバイス。