JP2005195804A - 光接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 光素子と光ファイバケーブルとのピッチの差を解消して接続可能とする光接続構造を得る。
【解決手段】 レセプタクル１４内には、反射面５０を有する導光路４０、４４が配置される。反射面５０で光を９０度屈折させているので、光ファイバケーブル１８のピッチＰ１とは関係なく、レーザーダイオード３８とフォトダイオード４２とを所望の位置に配置することができる。レーザーダイオード３８とフォトダイオード４２を隣接配置しなくてすむので、ケース光ファイバケーブル１８のピッチＰ１が狭い場合でも光ファイバケーブル１８をレセプタクル１４に接続できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光接続構造に関する。

従来から、光素子（発光素子や受光素子）は、発光部や受光部がいわゆる缶パッケージなどのケースに納められている。これらの缶パッケージは、たとえば直径が５ｍｍ程度あるため、複数の光素子を並べて配置すると、発光部あるいは受光部のピッチも５ｍｍ以上となってしまう。

これに対し、光信号の伝送に使用される光ファイバケーブルとしては、たとえば取扱いの容易さなどの観点から、径が２ｍｍ程度のものが使用されることが多い。この光ファイバケーブルを複数束ねると、ケーブルピッチも２ｍｍとなって、光素子の発光部（あるいは受光部）のピッチと合わないことになる。

特許文献１には、一端に４５度の斜め面を有する第２の導光路を第１の導光路の各段差部における入出射部に接続し、第１の導光路から射出された信号光をマザーボード上の受光素子に導いたり、発光素子から入射された信号光を第１の導光路の入出射部に導いたりできる光バス回路基板が開示されている。

しかし、特許文献１の構成では、導光路どうしを接続する構造であり、光素子のケース（缶パッケージ）や光ファイバケーブルのピッチについては考慮されていない。

このように、光素子と光ファイバケーブルとのピッチの差を解消して接続可能とする光接続構造は提案されていない。
特開２００２−２４３９７３号公報

本発明は上記事実を考慮し、光素子と光ファイバケーブルとのピッチの差を解消して接続可能とする光接続構造を得ることを課題とする。

請求項１に記載の発明では、光信号を送信又は受信する複数の光素子と、光信号を伝送する複数の光ケーブルと前記光素子とを一対一で接続する複数の導光部材と、前記導光部材の少なくとも１つに設けられ、光を光素子の光軸方向に対して屈曲させる屈曲部と、を有することを特徴とする。

この光接続構造では、複数の光素子と複数の光ケーブルとが、複数（光素子と同数）の導光部材によって一対一で接続される。

導光部材の少なくとも１つには、光を光素子の光軸方向に対して屈曲させる屈曲部が設けられている。したがって、導光部材のピッチを、光ケーブルとの接続側と、光素子との接続側とで変えることができる。光ケーブルとの接続側では光ケーブルと同ピッチとし、光素子との接続側では光素子と同ピッチとすることで、光素子と光ファイバケーブルとのピッチの差を解消して、これらを導光部材を介して接続できる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記屈曲部による光の屈曲角度が９０度とされていることを特徴とする。

すなわち、屈曲部による光の屈曲角度は特に限定されないが、請求項２に記載のように９０度とすると、光ケーブルとの接続側に対して、光素子との接続側のピッチを容易に大きくとることができ、設計の自由度が高くなる。

屈曲部の数も限定されないが、たとえば請求項３に記載のように複数設けると、光を導く方向に自由度が増す。また、請求項４に記載のように１つのみ設けると、光の損失が少なくなる。

請求項５に記載の発明では、請求項２〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記屈曲部が、前記光素子の光軸方向に対して４５度で傾斜する反射面であることを特徴とする。

反射面を設けるだけの簡単な構成で、光を屈曲させることが可能となる。

請求項６に記載の発明では、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記反射面を透過した光を受けて光量を検知する光量センサ、を有することを特徴とする。

したがって、光量センサで検知された光量を基に、光素子での出射光量などを調整できる。反射面と透過した光を利用するので、簡易な構造となる。

請求項７に記載の発明では、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記光素子が、少なくとも１つの発光素子と、少なくとも１つの受光素子とを含み、前記発光素子が取り付けられる発光素子回路基板と、前記発光素子回路基板とは別体とされ前記受光素子が取り付けられる受光素子回路基板と、を有することを特徴とする。

このように回路基板を別体とすると、実装のレイアウトの自由度が増すと共に、互いのノイズの影響を少なくすることが可能になる。

本発明は上記構成としたので、光素子と光ファイバケーブルとのピッチの差を解消して接続できる。

図１及び図２には、本発明の第１実施形態に係る光接続構造１２が適用されたレセプタクル１４及び光コネクタ１６が示されている。本実施形態では、２本の光ファイバケーブル１８（送信用光ファイバケーブル１８Ａ及び受信用光ファイバケーブル１８Ｂ）が、隣接した状態でジャケット２０によって束ねられ一本化されており、これら２本の光ファイバケーブル１８の端部は、光コネクタ１６の一端に設けられた凸部２２から露出している。２本の光ファイバケーブル１８のピッチＰ１は、光ファイバケーブル１８の一本あたりの径とほぼ一致している。

レセプタクル１４は、略箱状に形成された筐体２４を有しており、筐体２４の一端に、光コネクタ１６の凸部２２が嵌合される嵌合凹部２６が形成されている。光コネクタ１６が嵌合されたときに光ファイバケーブル１８が対向する部分が、接続部２８となっている。

なお、本実施形態では、嵌合凹部２６の両側には雌ネジ３０が形成されており、この雌ネジ３０に、光コネクタ１６の雄ネジ３２をねじ込んで、光コネクタ１６をレセプタクル１４に強固に固定することができるようになっている。嵌合凹部２６に凸部２２を嵌合させるだけで光コネクタ１６をレセプタクル１４に確実に固定できる場合には、これらの雌ネジ３０及び雄ネジ３２は設けられていなくてもよい。

筐体２４内には、発光素子回路基板３４及び受光素子回路基板３６が並べて配置されている。

発光素子回路基板３４には、発光素子としてのレーザーダイオード３８と、レーザーダイオード３８から射出された光を接続部２８に導く導光路４０が取り付けられており、同様に、受光素子回路基板３６には、受光素子としてのフォトダイオード４２と、接続部２８からフォトダイオード４２へと光を導く導光路４４が取り付けられている。なお、発光素子回路基板３４及び受光素子回路基板３６の形状から、導光路４０は受光素子回路基板３６にも一部が位置している。

発光素子回路基板３４では、図示しない入力部から入力された電気信号に基づいてレーザーダイオード３８を駆動して発光させる。また、受光素子回路基板３６では、フォトダイオード４２で受けた光を電気信号に変換して、図示しない出力部から出力する。

なお、これらの回路基板の形状を平面視にて長方形状としたが、形状はこれに限定されない。また、これらの回路基板の具体的構成も、上記した作用を奏するようになっていれば特に限定されない。

レーザーダイオード３８及びフォトダイオード４２はいずれも、一般的な発光及び受光に使用されるものであり、略ブロック状又は略筒状に形成されたケース４６（いわゆる缶パッケージ）を有している。このケース４６の一端が、発光部３８Ａ又は受光部４２Ａとされている。ケース４６からは、光が射出又は入射する方向と直交する方向に、フランジ４６Ｆが形成されており、レーザーダイオード３８及びフォトダイオード４２はそれぞれ幅Ｗ１を有している。

導光路４０、４４はいずれも、光を透過させる材料（たとえば光透過率の高いガラスやプラスチック）などで構成されており、直線状に延在する直線部４８と、直線部４８の一端（レーザーダイオード３８側又はフォトダイオード４２側の端部）で４５度に傾斜した反射面５０とを有している。

導光路４０の屈折率は、外接する周囲の環境（空気）の屈折率よりも大きくなっており、これらの屈折率から計算される臨界角以下の入射角を持つ光は全反射を繰り返しながら直線部４８の延在方向に伝搬してゆく（実質的に、直線部４８の延在方向が導光路４０、４４の光の伝搬方向と一致している）。また、反射面５０では、光が４５度の角度で当たり、ＶＣＳＥＬの拡がり角と反射面５０のなす角度によって臨界角を超える入射角を持つ光の一部は外部に漏れて損失となるが、その多くは９０度に屈折される。したがって、直線部４８の延在方向（図面での横方向）に対し、レーザーダイオード３８からの光の射出方向、及びフォトダイオード４２への光の入射方向が直交するように、レーザーダイオード３８及びフォトダイオード４２を配置することができる。

そして、本実施形態では、２つの導光路４０、４４で直線部４８の長さを異ならせると共に、反射面５０による光の反射方向も互いに反対方向になるようにしている。

さらに、本実施形態では、反射面５０から漏れた光を受けることができる位置で、発光素子回路基板３４にモニターフォトダイオード５２を取り付けている。モニターフォトダイオード５２で検知された光量データを基にレーザーダイオード３８を制御して、所望の射出光量を得ることが可能となる。モニターフォトダイオード５２もフォトダイオード４２と同様の略構成とされ、ケース４６を有している。

なお、導光路４０、４４をそれぞれ発光素子回路基板３４及び受光素子回路基板３６に固定する方法は、確実に固定できれば特に限定されない。たとえば、発光素子回路基板３４及び受光素子回路基板３６に溝を形成して導光路４０、４４をはめ込んでもよいし、導光路４０、４４よりも屈折率の小さい接着剤で固定してもよい。さらに、あらたに押さえ板を用意し、発光素子回路基板３４及び受光素子回路基板３６と押さえ板との間で導光路４０、４４を挟み込んで固定してもよい。

ここで、図１から分かるように、２本の光ファイバケーブル１８のピッチＰ１と比較して、レーザーダイオード３８やフォトダイオード４２のケース４６の幅Ｗ１のほうが大きい。したがって、たとえば図３に示すように、単にレーザーダイオード３８とフォトダイオード４２とを同方向に平行に隣接して配置すると、これらの発光部３８Ａと受光部４２Ａとの間隔Ｄ１がほぼ上記のＷ１と一致し、光ファイバケーブル１８のピッチＰ１よりも広くなってしまう。このため、たとえば中間にさらに幅変換用のコネクタを介在させたり、２本の光ファイバケーブル１８を端部近傍では離間させるなどの必要が生じて、コスト高を招くおそれがある。

これに対し、本実施形態では、導光路４０、４４に設けた反射面５０で光を９０度屈折させているので、光ファイバケーブル１８のピッチＰ１とは関係なく、レーザーダイオード３８とフォトダイオード４２とを所望の位置に配置することができる。このように、光ファイバケーブル１８との接続側と、光素子（レーザーダイオード３８及びフォトダイオード４２）との接続側とで、導光路４０、４４のピッチを異ならせることができるため、光ファイバケーブル１８のピッチＰ１と、発光部３８Ａと受光部４２Ａとの間隔Ｄ１（図３参照）との差を解消して、光ファイバケーブル１８をレセプタクル１４に接続できる。レーザーダイオード３８及びフォトダイオード４２としては汎用品を使用できるので、低コストでレセプタクル１４を構成できる。

しかも、２本の光ファイバケーブル１８を隣接して並べて配置しても、これに対応でき、これらの光ファイバケーブル１８を一本化することで、取り扱いを容易にすることが可能となる。

そして、図２に示すように、レセプタクル１４に光コネクタ１６を接続した状態では、レーザーダイオード３８の光を導光路４０を介して送信用光ファイバケーブル１８Ａで送信すると共に、受信用光ファイバケーブル１８Ｂで送られた光を導光路４４を介してフォトダイオード４２で受けることができる。

なお、上記説明では、発光素子回路基板３４と受光素子回路基板３６とを別体で構成した例を挙げたが、これらの回路基板は一体化されていてもよい。上記実施形態のように別体とすると、実装レイアウトの自由度が上がるので好ましい。

また、本発明の導光部材としても、上記した導光路４０、４４に限定されず、たとえば、以下に示す各実施形態のものを採用することができる。各実施形態では、第１実施形態と同一の構成要素、部材等には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

図４に示す第２実施形態の光接続構造６２では、２つの導光路６４、６６で直線部４８の長さを異ならせている点は第１実施形態と同様であるが、反射面５０による光の反射方向を同一方向としている。

図５に示す第３実施形態の光接続構造７２では、２つの導光路７４、７６で直線部４８の長さは同一とされ、反射面５０による光の反射方向が反対方向となるようにされている。

図６に示す第４実施形態の光接続構造８２では、一方の導光路８４には反射面を設けることなく直線部４８のみとし、他方の導光路８６にのみ、反射面５０を設けている。

図７に示す第５実施形態の光接続構造９２では、導光路９４、９６のそれぞれの中央部に２つの反射面５０を設け、光を２回反射するようになっている。

なお、上記の第２〜第５の各実施形態では、導光路の構成に合わせて、レーザーダイオード３８、フォトダイオード４２及びモニターフォトダイオード５２の位置や、発光素子回路基板３４、受光素子回路基板の形状などを適宜調整している。たとえば、図５〜図７ではモニターフォトダイオードを示していないが、実際には、モニターフォトダイオードのサイズや発光素子受光基板上での他の素子の配置なども考慮して配置すればよい。

本発明の係る光素子の数も複数であれば限定されない。上記では、発光素子（レーザーダイオード３８）及び受光素子（フォトダイオード４２）がそれぞれ１つずつ設けられているものを例に挙げたが、それぞれ複数設けられていてもよい。さらに、光素子としては発光素子のみが複数、あるいは受光素子のみ複数配置されている構成でもよい。

上記各実施形態から分かるように、１つの導光路に設ける反射面の数、すなわち光を反射させる回数も特に限定されない。たとえば、第５実施形態のように２回（あるいはそれ以上）光を反射させると光を導く方向の自由度が大きくなる。しかしながら、反射回数が多くなるほど、反射面からの光の漏れなどによって光量の損失が大きくなるという欠点も生じる。したがって、反射面の数としては、光を導く方向や損失光量などを考慮して、適宜設定すればよい。

本発明の第１実施形態の光接続構造が採用されたレセプタクル及び光コネクタを分離状態で示す図である。 本発明の第１実施形態の光接続構造が採用されたレセプタクル及び光コネクタを接続状態で示す図である。 比較のために隣接配置された光素子と光ファイバケーブルとを示す説明図である。 本発明の第２実施形態の光接続構造が採用されたレセプタクル及び光コネクタを分離状態で示す図である。 本発明の第３実施形態の光接続構造が採用されたレセプタクル及び光コネクタを分離状態で示す図である。 本発明の第４実施形態の光接続構造が採用されたレセプタクル及び光コネクタを分離状態で示す図である。 本発明の第５実施形態の光接続構造が採用されたレセプタクル及び光コネクタを分離状態で示す図である。

符号の説明

１２ 光接続構造
１４ レセプタクル
１６ 光コネクタ
１８ 光ファイバケーブル
３４ 発光素子回路基板
３６ 受光素子回路基板
３８ レーザーダイオード（発光素子）
４０ 導光路（導光部材）
４２ フォトダイオード（受光素子）
４４ 導光路（導光部材）
５０ 反射面
５２ モニターフォトダイオード（光量センサ）
６２ 光接続構造
６４ 導光路
６６ 導光路
７２ 光接続構造
７４ 導光路
７６ 導光路
８２ 光接続構造
８４ 導光路
８６ 導光路
９２ 光接続構造
９４ 導光路
９６ 導光路
Ｄ１ 間隔
Ｐ１ ピッチ
Ｗ１ 幅

Claims (7)

1. 光信号を送信又は受信する複数の光素子と、
   光信号を伝送する複数の光ケーブルと前記光素子とを一対一で接続する複数の導光部材と、
   前記導光部材の少なくとも１つに設けられ、光を光素子の光軸方向に対して屈曲させる屈曲部と、
   を有することを特徴とする光接続構造。
2. 前記屈曲部による光の屈曲角度が９０度とされていることを特徴とする請求項１に記載に光接続構造。
3. 前記屈曲部が、１つの導光部材に複数設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光接続構造。
4. 前記屈曲部が、１つの導光部材に１つのみ設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光接続構造。
5. 前記屈曲部が、前記光素子の光軸方向に対して４５度で傾斜する反射面であることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載の光接続構造。
6. 前記反射面を透過した光を受けて光量を検知する光量センサ、
   を有することを特徴とする請求項５に記載の光接続構造。
7. 前記光素子が、少なくとも１つの発光素子と、少なくとも１つの受光素子とを含み、
   前記発光素子が取り付けられる発光素子回路基板と、
   前記発光素子回路基板とは別体とされ前記受光素子が取り付けられる受光素子回路基板と、
   を有することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の光接続構造。

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