JP2006157305A - Optical communication apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光通信装置に関し、特に、光送受信モジュールが空冷される光通信装置に関する。 The present invention relates to an optical communication device, and more particularly to an optical communication device in which an optical transceiver module is air-cooled.
光通信用送受信モジュールの技術の発展が急速である。特に、SFP(Small Form Pluggable Factor )、XFP(10 Gigabit Small Form Factor Pluggable)といわれ小型であり取り扱いが容易である光送受信用モジュール製品の実用化が急速に促進されている。最近では、小型モジュールの高性能化を実現するための技術開発が盛んに行われている。光伝送装置の開発現場では、このようなモジュールが出現する以前には、装置設計者は、半導体レーザモジュール、受光モジュール、これらのモジュールに接続する多様な電子部品を選定し、それらの制御回路を設計して装置に実装していくことが必要であった。SFP、XFPのような光送信モジュールは、制御回路、その他の機能部分とともに1つの小型パッケージに搭載されているので、装置設計者の負荷は大幅に低下している。更に、伝送距離、ビットレートのような性能が異なるそれぞれの仕様に対して、モジュールの取り替えにより対応することができるので、伝送装置の小型化が実現され得るとともに、適応能力の拡大の点でも、小型送受信モジュールの適用は有効に機能している。 The development of technology for transceiver modules for optical communication is rapid. In particular, the practical use of small-sized and easy-to-handle optical transmission / reception module products called SFP (Small Form Pluggable Factor) and XFP (10 Gigabit Small Form Factor Pluggable) has been promoted rapidly. Recently, technology development for realizing high performance of small modules has been actively performed. At the development site of optical transmission equipment, before such modules appeared, equipment designers selected semiconductor laser modules, light receiving modules, and various electronic components connected to these modules, and installed their control circuits. It was necessary to design and implement it in the device. Since optical transmission modules such as SFP and XFP are mounted in one small package together with a control circuit and other functional parts, the load on the device designer is greatly reduced. Furthermore, since it is possible to cope with each specification having different performance such as transmission distance and bit rate by replacing the module, the transmission device can be reduced in size, and also in terms of expansion of adaptive capacity, The application of the small transceiver module is functioning effectively.
モジュールの高性能化の要素としては、伝送距離の拡大、CWDM(Coarse wavelength division multiplexing:低密度波長多重)、DWDM(Dense wavelength division multiplexing:高密度波長多重)のような多重分割システムに対応するための光源のカラード化、その他の性能が要求されている。光源のカラード化は、半導体レーザの発振波長を特定値に仕様化することを意味している。ここで、必要な注意は、高性能化の要素は、どのような要素でも、モジュールの消費電力を基本的に上昇させる傾向があることである。その結果、小型化を優先してきた開発は、モジュールが小型化されたままの姿では放熱処理をすることができない程度に消費電力が上昇し、モジュール自身との比較で大型のヒートシンクのような冷却機器を取り付けなければならない状況を招いている。 To improve the performance of the module, it is necessary to support multiple division systems such as transmission distance expansion, CWDM (Coarse wavelength division multiplexing), and DWDM (Dense wavelength division multiplexing). Coloring of other light sources and other performances are required. Coloring the light source means that the oscillation wavelength of the semiconductor laser is specified to a specific value. Here, it is necessary to note that any element of high performance tends to basically increase the power consumption of the module. As a result, development that prioritized miniaturization has increased power consumption to the extent that heat dissipation cannot be performed if the module remains compact, and cooling like a large heat sink compared to the module itself. Inviting a situation where equipment must be installed.
このように高性能化される小型モジュールには、下記のような技術上の問題点が現状として残存している。光送受信モジュールの伝送距離を拡大するためには、光出力の増大、特別な変調技術の利用のような技術的付加が必要である。このような付加は、一般に消費電力の上昇を招く。10ギガビットイーサネット(登録商標)で用いるために開発されているあるモジュールの仕様では、伝送距離が短いモジュールの消費電力は、伝送距離が長いモジュールの消費電力と大きく異なることが知られている。公知技術では、図10に示されるように、消費電力量に対応して、仕様が異なる複数のヒートシンク形状が用意されている。図10(a)の小型送受信モジュール101のヒートシンク(放熱フィン)102のサイズは、図10(b)の小型送受信モジュール103のヒートシンク104のサイズより大きい。このようなサイズの大小の相違は、伝送距離の長短に関係している。より長い伝送距離のヒートシンクは、より大きいサイズに設計されている。より大きいサイズの設計は、より小さいモジュールを提供しようとする設計思想に相反し、小型化のメリットが十分には活かされない。長距離用のモジュールの搭載を可能にすることを考慮する設計では、筐体の厚さ、筐体の前面のレイアウト、その他の設計要項に大きな制約があって、小型モジュールを用いようとする動機が低下する。短距離対応に限る設計では、長距離モジュールの搭載が不可能又は困難になり、モジュールの交換により機能を拡張することができる小型モジュールの有効性が十分に活かされない。
The following technical problems remain in the small modules with high performance as described above. In order to increase the transmission distance of the optical transceiver module, it is necessary to add technology such as an increase in optical output and the use of a special modulation technique. Such addition generally leads to an increase in power consumption. In a specification of a module developed for use in 10 Gigabit Ethernet (registered trademark), it is known that the power consumption of a module with a short transmission distance is significantly different from the power consumption of a module with a long transmission distance. In the known technology, as shown in FIG. 10, a plurality of heat sink shapes having different specifications are prepared corresponding to the power consumption. The size of the heat sink (radiation fin) 102 of the
更に、下記のような問題点が見出される。小型モジュールのカラード化によるDWDM対応を促進するためには、半導体レーザの発振波長を安定化することが重要である。発振波長の安定化のためには、温調機能の付加が不可欠になる。温調装置の追加は、消費電力を上昇させる。DWDMのような波長多重システムでは、多数の波長信号を処理することにより、システム全体の伝送容量を拡大することが意図されていて、1つの伝送装置で処理し取り扱うことができる波長信号を多くすることにより、装置の性能の拡大を導く。このため、各種の発振波長に対応することができる小型モジュールを多数、高密度に実装することができるシステムの構築が要求される。このような高密度多数のモジュールの実装は、もともと消費電力が上昇しているモジュールの高密度多数実装であるから、周辺モジュールの影響により放熱特性が劣化し、消費電力が更に上昇することになって、消費電力が相乗的に拡大する。このような悪循環は、装置設計をますます困難にする。このような悪循環を回避するために、放熱フィンの搭載とエアフローの技術が検討され始めているが、このような技術の付加が結果的に小型化を損なうことにならないように留意することが重要である。図11に示されるような多段構成の技術では、多段構成のモジュールの上方に配置される放熱フイン105の放熱性能は、上下段のモジュールのうち下段のモジュール106に対して無効化され、放熱経路が存在していない。放熱フィン105を冷却するエアフロー107は、下段モジュール106に対する冷却効率が極めて低い。顕著に多い電力を消費する高性能モジュール装置に導入される水冷装置は、装置全体を大型化してしまう。
Furthermore, the following problems are found. It is important to stabilize the oscillation wavelength of the semiconductor laser in order to promote the DWDM response by coloring the small module. In order to stabilize the oscillation wavelength, it is essential to add a temperature control function. The addition of the temperature control device increases the power consumption. In a wavelength division multiplexing system such as DWDM, it is intended to increase the transmission capacity of the entire system by processing a large number of wavelength signals, and the number of wavelength signals that can be processed and handled by one transmission apparatus is increased. This leads to expansion of the performance of the apparatus. For this reason, it is required to construct a system capable of mounting a large number of small modules capable of supporting various oscillation wavelengths with high density. The mounting of such a large number of high-density modules is originally a high-density mounting of modules whose power consumption has increased. Therefore, the heat dissipation characteristics deteriorate due to the influence of peripheral modules, resulting in a further increase in power consumption. As a result, power consumption increases synergistically. Such a vicious circle makes device design increasingly difficult. In order to avoid such a vicious circle, mounting of heat radiating fins and airflow technology have begun to be studied, but it is important to pay attention so that the addition of such technology does not impair downsizing as a result. is there. In the multistage technology as shown in FIG. 11, the heat dissipation performance of the
更に、下記のような問題点が見出される。多数の光送受信モジュールを搭載する装置には、放熱に関する既述の問題点の他に、数量が増大する光ファイバコードの取り扱いに関する問題点が残存している。光結合損失として、光ファイバコード自体に特有に存在する損失と、光ファイバコードと光送受信モジュールを結合する光コネクタに特有に存在する損失とがある。通信性能に大きく影響するこのような光結合損失の変動は、光ファイバコードに作業者が接触し、強く引っ張る力が働いた場合等に発生することがある。コード本数を低減することは、光結合損失の変動の原因になる光ファイバコードとの接触確率を低減するために重要である。より多数の光送受信モジュールを筐体前面に高密度に実装することができるようになる装置の問題として、動作状態を示すランプの配置、モジュール搭載ポートの種類を示すラベルの表示のような配置が困難になる問題点が新たに発生する。表示の認識が困難であることを回避することが求められる。 Furthermore, the following problems are found. In devices equipped with a large number of optical transceiver modules, in addition to the above-described problems related to heat dissipation, problems related to the handling of optical fiber cords whose quantities increase are remaining. The optical coupling loss includes a loss inherent to the optical fiber cord itself and a loss inherent to the optical connector for coupling the optical fiber cord and the optical transceiver module. Such fluctuation of the optical coupling loss that greatly affects the communication performance may occur when an operator touches the optical fiber cord and a strong pulling force is applied. Reducing the number of cords is important for reducing the probability of contact with an optical fiber cord that causes fluctuations in optical coupling loss. As a problem of the device that can mount a larger number of optical transceiver modules on the front of the housing at a high density, there is an arrangement such as an arrangement of lamps indicating the operation state and a label indicating the type of module mounting port. A new problem arises that becomes difficult. It is required to avoid the difficulty in recognizing the display.
このような多岐の問題点の一つを解消しようとする技術として、特許文献1が知られている。その公知の技術には、光モジュールと光コネクタの間の光ファイバコードが配置される配置領域に多数の電子部品が配置され、その配置領域に冷却空気を通す冷却構造が示されている。その冷却構造は、光コネクタを装置上面に配置し電気コネクタを装置下面に配置することにより、空気の流れを確保していて、電子部品の冷却を効率化している。このような技術は、冷却を優先していて、光コネクタを前面側に配置することにより光ファイバコードに対するアクセスを容易にすることができる利益を放棄していて、実際の取り扱いが困難になっており、アクセスが容易である装置前面を空気取り入れ口を配置する配置領域として利用していて、実際の運用、又は、取り扱いの容易性が犠牲になっている。光モジュールの実装密度が低く、光モジュール自体が発生する熱が装置全体に及ばないこのようなピグテールタイプの公知技術は、光モジュールが高密度に実装されるプラガブルタイプ(Pluggable type)のモジュールの実現の前に有用な技術であるが、光モジュールが高密度に実装されるプラガブルタイプのモジュールの実現のためには不適正である。
公知技術の既述の問題点は、(1)放熱フィンの取り付けに起因する第1問題点、(2)エアフローに起因する第2問題点、(3)水冷技術に起因する第3問題点の3様の問題点に分類される。
第1問題点に関して:
第1問題点に関しては、放熱フィンの取り付けにより起因して、モジュールのサイズメリットが活かされない。放熱フィンの必要最小限のサイズは、光送受信モジュールの小型サイズを希釈化する。放熱フィンの配置領域は高温化するモジュールの上方に限定されるので、モジュールの高さ方向のサイズの拡大を回避することができない。その結果として、光通信装置の筐体の前面の面積が増大する。
第2問題点に関して:
第2問題点に関しては、エアフローに直交する方向にモジュールが多段に配列され、フアンからより遠い位置のモジュールはより近い位置で温度上昇している空気に振れることになり、放熱効率が著しく低下する。図11に関する点は、既述の通りである。
第3問題点に関して:
第3問題点に関しては、水冷技術は本来的に装置スケールを大きくし、装置コストが顕著に増大する。
The above-mentioned problems of the known technology are (1) the first problem caused by the mounting of the radiation fin, (2) the second problem caused by the air flow, and (3) the third problem caused by the water cooling technique. There are three types of problems.
Regarding the first problem:
Regarding the first problem, the size advantage of the module cannot be utilized due to the attachment of the heat radiation fins. The minimum required size of the radiation fin dilutes the small size of the optical transceiver module. Since the arrangement area of the heat radiating fins is limited to the upper part of the module that is heated, an increase in the size of the module in the height direction cannot be avoided. As a result, the area of the front surface of the housing of the optical communication device increases.
Regarding the second problem:
Regarding the second problem, modules are arranged in multiple stages in a direction perpendicular to the air flow, and modules farther from the fan will swing to the air whose temperature is rising at a closer position, and the heat dissipation efficiency will be significantly reduced. . The points related to FIG. 11 are as described above.
Regarding the third problem:
Regarding the third problem, the water-cooling technique inherently increases the device scale, and the device cost increases significantly.
このような問題点に鑑みて、本発明の課題は下記の通りである。
本発明の課題は、高密度実装の光送受信装置の冷却を適正化する光通信装置を提供することにある。
本発明の他の課題は、特に光コネクタが前面実装される光送受信装置の冷却を適正化する光通信装置を提供することにある。
本発明の更に他の課題は、放熱特性の向上と消費電力の増大の抑制とにより、小型であり、且つ、高性能である光通信装置を提供することにある。
本発明の更に他の課題、又は、別の課題は、実施の形態の記述とともにより具体化されて記述される。
In view of such problems, the problems of the present invention are as follows.
The subject of this invention is providing the optical communication apparatus which optimizes cooling of the optical transmitter / receiver of high-density mounting.
Another object of the present invention is to provide an optical communication device that optimizes cooling of an optical transceiver that is mounted in front on the optical connector.
Still another object of the present invention is to provide an optical communication device that is small in size and high in performance by improving heat dissipation characteristics and suppressing increase in power consumption.
Still another problem or another problem of the present invention will be described more specifically together with the description of the embodiment.
本発明による光通信装置は、筐体(1)の側面部位のうちの1つの特定部位である前面部位を形成している。筐体の内側には、ケージ群(4)が配置される。複数の光送受信用モジュール(6)は、ケージ群の任意の複数のケージに装着される。複数本の光ファイバケーブル(7)は、筐体(1)の内側に装着される光コンポーネント(8)と複数の光送受信用モジュール(6)との間を接続する。複数の光送受信用モジュール(6)の前面部位にそれぞれに対向する複数の前面(26)と前面部位(3)の背面(18)との間は、概ね水平方向に向く風路(19)として提供されている。光ファイバケーブルの一部は風路(19)を通る。 The optical communication device according to the present invention forms a front surface portion that is one specific portion of the side surface portions of the housing (1). A cage group (4) is arranged inside the housing. The plurality of optical transmission / reception modules (6) are attached to a plurality of arbitrary cages in the cage group. The plurality of optical fiber cables (7) connect between the optical component (8) mounted inside the housing (1) and the plurality of optical transmission / reception modules (6). Between the plurality of front surfaces (26) and the back surface (18) of the front surface portion (3) respectively facing the front surface portions of the plurality of optical transmission / reception modules (6), there is an air passage (19) that is directed generally in the horizontal direction. Is provided. Part of the fiber optic cable passes through the air path (19).
風路(19)を通る冷却用空気流(21)は、風路(19)に存在する光ファイバケーブルを冷却した後に鉛直方向上方に対流的に上昇し、水平方向に向く風路に沿って下流側に進む空気流の温度の上昇は低く抑えられ、風路(19)に存在する光ファイバケーブルは後続の冷却空気流により高効率に冷却される。高効率の冷却は、光ファイバケーブルに熱的に接合する光送受信用モジュールの温度上昇を有効に抑制し、結果的に装置を構成する電子機器部品の小型化を可能にする。 The cooling air flow (21) passing through the air passage (19) rises convectively upward in the vertical direction after cooling the optical fiber cable existing in the air passage (19), and along the air passage directed in the horizontal direction. The rise in the temperature of the air flow traveling downstream is kept low, and the optical fiber cable existing in the air passage (19) is cooled with high efficiency by the subsequent cooling air flow. High-efficiency cooling effectively suppresses the temperature rise of the optical transmission / reception module thermally bonded to the optical fiber cable, and as a result, downsizing of the electronic device components constituting the apparatus is enabled.
光ファイバケーブル(7)は、前面(26)から背面(18)に向かう第1部位(9)と、第1部位(9)に対して風路に沿う方向に向かって曲がる第2部位(11)とを部分的に形成している。風路に沿う方向に向かって曲がって風路(19)に沿って延びる第2部位(12)は、風路(19)に沿う冷却流により効率的に冷却される。光ファイバケーブル(7)は、第2部位(12)に対して風路から背面(18)に概ね直交して筐体の内側に向かって曲がる第3部位(14)を更に形成している。第3部位は、風路(19)に概ね平行に隣り合って並ぶ2つのケージの間に通される。 The optical fiber cable (7) includes a first part (9) directed from the front surface (26) to the back surface (18), and a second part (11) bent in the direction along the air path with respect to the first part (9). ). The second portion (12) that bends in the direction along the air path and extends along the air path (19) is efficiently cooled by the cooling flow along the air path (19). The optical fiber cable (7) further forms a third portion (14) that is bent from the air passage toward the inner side of the housing substantially perpendicular to the rear surface (18) with respect to the second portion (12). The third part is passed between two cages arranged next to each other substantially parallel to the air passage (19).
放熱性被覆管(34)が光ファイバコード(7)に追加される。光ファイバケーブル(7)は放熱性被覆管(34)で被覆される。放熱性被覆管(34)の熱伝導率は、光ファイバケーブル(7)の熱伝導率より高い。放熱性被覆管(34)は、放熱面を多面積化するためのフィン(35)を形成することが放熱性を助長する。 A heat radiating cladding (34) is added to the optical fiber cord (7). The optical fiber cable (7) is covered with a heat radiating cladding (34). The thermal conductivity of the heat dissipating cladding tube (34) is higher than the thermal conductivity of the optical fiber cable (7). The heat dissipating cladding tube (34) promotes heat dissipation by forming fins (35) for increasing the heat dissipation surface.
ここで、光送受信用モジュール(6)の前面側は通常、金属製のメス型光コネクタ(36)が形成されていて、その金属製のメス型光コネクタ(36)と接続するコネクタ(例示:熱伝導率が高い金属のオス型光コネクタ(23))が光ファイバケーブル(7)に追加される。オス型光コネクタ(23)と光ファイバコード(7)とは互いに熱的に接合される。光送受信用モジュール(6)の前面部位のメス型光コネクタ(36)と光ファイバコード(7)と接合するオス型光コネクタ(23)とが金属を介して熱的に接合することは、光送受信用モジュール(6)の熱をメス型光コネクタ(36)、オス型光コネクタ(23)、光ファイバコード(7)を経由して、風路(19)に高速度で導くことができる点で有利である。光ファイバコード(7)の放熱性の向上と雌雄コネクタ部位の金属どうしの結合は、光送受信用モジュール(6)の冷却を相乗的に高効率化することができる。 Here, a metal female optical connector (36) is usually formed on the front side of the optical transmission / reception module (6), and a connector (for example: connected to the metal female optical connector (36)). A metal male optical connector (23) having a high thermal conductivity is added to the optical fiber cable (7). The male optical connector (23) and the optical fiber cord (7) are thermally bonded to each other. The female optical connector (36) in the front part of the optical transceiver module (6) and the male optical connector (23) that joins the optical fiber cord (7) are thermally joined via metal. The heat of the transmission / reception module (6) can be guided at high speed to the air path (19) via the female optical connector (36), the male optical connector (23), and the optical fiber cord (7). Is advantageous. The improvement of the heat dissipation of the optical fiber cord (7) and the coupling between the metal parts of the male and female connectors can synergistically increase the efficiency of cooling of the optical transceiver module (6).
既述の風路(19)の筐体内配置は、結果的に前面部位を簡素に開閉自在化する点で有利である。開閉の自在性は、光送受信モジュールの新規取り付け又は交換の作業を容易にする。 The above-described arrangement of the air passage (19) in the housing is advantageous in that the front portion can be simply opened and closed as a result. The open / close flexibility facilitates the work of newly installing or replacing the optical transceiver module.
光送受信用モジュールはレーザー発振素子を内蔵している。DWDMシステムに用いられるレーザ発振素子は、ペルチェ素子により冷却される。この場合に、光ファイバケーブルの冷却による光送受信用モジュールの冷却がペルチェ素子によるレーザ発振素子の冷却動作を良循環で有効化する。 The optical transceiver module has a built-in laser oscillation element. A laser oscillation element used in the DWDM system is cooled by a Peltier element. In this case, the cooling of the optical transmission / reception module by cooling the optical fiber cable validates the cooling operation of the laser oscillation element by the Peltier element with good circulation.
本発明による光通信装置は、高密度実装の光送受信装置の冷却を適正化することができ、その冷却の結果として多くの効果が奏される。 The optical communication apparatus according to the present invention can optimize the cooling of a high-density mounting optical transmission / reception apparatus, and has many effects as a result of the cooling.
本発明による光通信装置の実施の最良の形態は、図に対応して、詳細に記述される。光通信装置のケーシング本体(筐体)1の周壁は、図1に示されるように、底面部位2と側面部位とで形成されている。その側面部位のうち特定部位は、前面部位3として形成されている。前面部位3は、底面部位2又は他の底面部位に対して開閉可能に形成されている。前面部位3は、全体として、又は、一部である開閉扉3’として開閉可能である。ケージ群4は、底面部位2の上面(内面)に接合して配置されている。ケージ群4は、横方向(例示:水平方向)に並んで配列される単位ケージ5と縦方向(例示:鉛直方向)に多段に重ねられている単位ケージ5の集合である。縦方向に隣り合う2つの単位ケージ5との間に隙間が与えられることは可能であり、且つ、横方向に隣り合う2つの単位ケージ5との間に隙間が与えられることは可能である。光送受信モジュール6は、多数の単位ケージ5から選択される複数の単位ケージ5に装着されている。図1は、22体の単位ケージ5のうちの8体の単位ケージ5に装着される8体の光送受信モジュール6を示している。残りの14体の単位ケージ5は、更に他の光送受信モジュールを選択的に装着するために用意されている。ケージの追加は、可能である。他の光送受信モジュールは、伝送容量の拡大に対応して任意に追加される。光送受信モジュールの追加の際には、前面部位3の開閉機能が活用される。光送受信モジュールの追加の作業は、光通信装置の動作中に可能である。
The best mode for carrying out the optical communication apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the peripheral wall of the casing body (housing) 1 of the optical communication device is formed of a
放熱性光ファイバコード7は、光送受信モジュール6のそれぞれに光接続される。放熱性光ファイバコード7の数は、1つの光送受信モジュール6について単数又は複数である。底面部位2の上面に、光コンポーネント(例示:多重分離フィルタ)8が装着されている。放熱性光ファイバコード7は、光送受信モジュール6と光コンポーネント8の間を接続している。屈曲する放熱性光ファイバコード7は、図2に示されるように、7つの屈曲部位として形成されている。第1屈曲部位9は、光送受信モジュール6の前面側(前面部位3に対向する光送受信モジュール6の面)から前面部位3に向かう前進部位として形成されている。第2屈曲部位11は、第1屈曲部位9に対して横方向(前面部位3の内面に平行である水平方向)に曲がる第1曲がり部位として形成されている。第3屈曲部位12は、第2屈曲部位11に対して既述の横方向に進む第1直進部位として形成されている。第4屈曲部位13は、第2屈曲部位11に対して後面方向に曲がる第2曲がり部位として形成されている。第5屈曲部位14は、第4屈曲部位13に対して後方に進む後進部位として形成されている。第6屈曲部位15は、第5屈曲部位14に対して横方向に曲がり光コンポーネント8に対して向きを変える第3曲がり部位として形成されている。第7屈曲部位16は、第6屈曲部位15に対して横方向に光コンポーネント8に向かって直進する第2直進部位として形成されている。放熱性光ファイバコード7は、実際にはより円滑に(例示:円状に)曲げられて、光送受信モジュール6から光コンポーネント8まで延びる。放熱性光ファイバコード7は、このように、光送受信モジュール6から前面部位3に向かった後に、光送受信モジュール6より後方に位置する光コンポーネント8に向かって曲がりながら光コンポーネント8に到達している。放熱性光ファイバコード7の一部、特に、放熱性光ファイバコード7の第5屈曲部位14は、横方向に隣り合う2つの光送受信モジュール6又は単位ケージ5の間を通り抜けている。直進性を含むこのような曲がり特性は、複数の他の放熱性光ファイバコード7に共通している。
The heat radiating
図3に示されるように、ケージ群4の前面部位3に対向する対向面17と前面部位3の内面(背面)18との間には、適正幅Dの空間が設けられている。このような空間は、風路19として用いられる。横方向に長く延びる風路19の縦方向の高さ幅は、概ねケージ群4の高さに相当している。図1に示されるように、冷却用空気21が風路19に強制的に横方向に通される。横方向の強制的流れをつくるために、冷却用フアン22が用いられる。冷却用フアン22は、前面部位3に交叉する1つの側面壁に配置されている。
As shown in FIG. 3, a space having an appropriate width D is provided between the facing
光送受信モジュール6の前面側には、図3に示されるように、金属製のメス型コネクタ36(図2参照)が装着されていて、放熱性光ファイバコード7に接合する光コネクタ(例示:オス型)23がそれぞれに着脱自在に固着されている。光コネクタ23は、慣用的には、樹脂製であるが、本形態の光コネクタ23では熱伝導率が高い材料(例示:金属、シリコン)で形成されている。放熱性光ファイバコード7の一端部分は、光コネクタ23に直接的に又は間接的に、且つ、光コネクタ23に機械的に、且つ、熱的に接合している。よって、光コネクタ23の熱は、風路19の冷却用空気21に伝達される。更に、風路19に存在する放熱性光ファイバコード7の風路領域部分の熱が風路19の冷却用空気21に伝達される。その風路領域部分として、図2には、第1屈曲部位9、第2屈曲部位11、第3屈曲部位12、第4屈曲部位13が例示されている。
As shown in FIG. 3, a metal female connector 36 (see FIG. 2) is attached to the front side of the optical transmission /
風路19は、図4に示されるように、底面部位2の内面18と、蓋側ケーシング筐体24の内面25と、ケージ群4の前面特に光送受信モジュール6の前面26と、前面部位3の内面27の4面で形成される直方体棒状の風路で概ね水平方向に前進する。このような風路中の冷却用空気21は、最も好ましい形態では、ケージ群4の前面側に形成されている風路19の中で水平方向に流れ、風流に直交して水平方向に向く第1屈曲部位9から熱を奪い、風流方向に向いて長く延びる第3屈曲部位12から熱を奪う。多数本の放熱性光ファイバコード7は、それぞれに熱伝導性を有し、光送受信モジュール6で発生する熱を光送受信モジュール6から遠い位置の放熱性光ファイバコード7に伝達する。放熱性光ファイバコード7に当たって放熱性光ファイバコード7から熱を奪う空気流は、流れを乱されて拡散し、より低い温度の流れに混流して放熱性光ファイバコード7の他の部位から熱を奪う。温度上昇した空気流は、冷却用フアン22に対向する他の側壁に開けられている空気放出窓(図示されず)から外界に放出される。冷却用空気21の流れは、温度上昇に起因する対流ではなく、水平方向に向く強制流であり、その冷却効率が高い。放熱性光ファイバコード7が高放熱性であり且つ高熱伝導性である場合には、その冷却効率は飛躍的に上昇する。
As shown in FIG. 4, the
1つの光送受信モジュール6と光コンポーネント8とを接続する放熱性光ファイバコード7の本数は、送信用本数と受信用本数の合計本になる。複数本の放熱性光ファイバコード7は、光コンポーネント8に到達する前に光ファイバコード束としてひと纏めに集められる。複数束は、更に大きい束に纏められる。光コンポーネント8の好ましい形態としては、DWDM用の波長多重分離フィルタのように、複数の光信号を1つ又は少数の光ファイバコードに多重分離する光学的素子が想定されている。光コンポーネント8を外部のネットワークと接続するネット接続コード28は、ケーシング本体1の中で、前面部位3に装着されている光接続コネクタ29と光コンポーネント8の間で光接続されている。光多重分離信号を送受信するネット接続コード28の本数は、光送受信モジュール6の総本数との比較で飛躍的に少なく、光接続コネクタ29の規模は顕著に小さく、前面部位3の隅にコンパクトに装着されている。このため、前面部位3には開閉扉3’の他には、動作表示ランプのような表示面積が小さい小機器しかなく、前面部位3の開閉は容易であり、特に開閉扉3’の開閉のための邪魔物はない。開閉扉3’を開閉することにより、光送受信モジュール6の交換と光送受信モジュール6の新装着のような作業効率が高く、高密度実装の利益を効果的に享受することができる。
The number of heat-dissipating
図5は、冷却効果を確認する試験装置を示している。水平面を有する試験用ボード31の上に、単位ケージ5と同一の1つのケージ5’が載置され、単位ケージ5’に光送受信モジュール6と同一の光送受信モジュール6’が接続されている。光送受信モジュール6’には、放熱性光ファイバコード7と同一の2本の放熱性光ファイバコード7’が接続されている。単位ケージ5’の2点P1,P2に2つの温度測定素子32がそれぞれに配置されている。なお、この実験では、放熱性光ファイバコード7の効果を確認する目的のため、風流21は放熱性光ファイバコード7だけに導かれ、光送受信モジュール6の前部の光コネクタ部分には直接風流が導かれない配置とされている。
FIG. 5 shows a test apparatus for confirming the cooling effect. One
図6は、試験結果を示している。横軸の4位置A1,A2,B1,B2は、下記を示している。
A1:従来ファイバコード使用、エアフローなし
A2:従来ファイバコード使用、エアフローあり
B1:放熱性ファイバコード使用、エアフローなし
B2:放熱性ファイバコード使用、エアフローあり
グラフ中の座標点表示マークは、下記を示す。
菱形:点P1の計測温度
四角形形:点P2の計測温度
三角形:単位ケージ5’の内部温度
丸形:消費電力
左縦軸は温度を示し、右縦軸は消費電力(相対比)を示している。
FIG. 6 shows the test results. The four positions A1, A2, B1, and B2 on the horizontal axis indicate the following.
A1: Conventional fiber cord used, no air flow A2: Conventional fiber cord used, with air flow B1: Heat radiating fiber cord used, no air flow B2: Heat radiating fiber cord used, with air flow Coordinate point display marks in the graph indicate the following .
Diamond: Measured temperature at point P1 Square shape: Measured temperature at point P2 Triangle: Internal temperature of unit cage 5 'Round shape: Power consumption The vertical axis on the left indicates temperature, and the vertical axis on the right indicates power consumption (relative ratio) Yes.
従来ファーバ使用では、エアフローの有無により、温度、消費電力に顕著な差異は認められない。放熱性ファイバ使用では、両点P1,P2の両温度、モジュール内温度、消費電力の全試験項目で顕著に低下している。特に、放熱性ファイバが使用されエアが供給される場合には、両点P1,P2の両温度、モジュール内温度、消費電力の全試験項目で、更に顕著に低下している。放熱性光ファイバコード7の冷却は、消費電力の低減に対応する著しい特性が見出されている。
When using conventional fibers, there is no significant difference in temperature and power consumption depending on the presence or absence of airflow. In the case of using a heat-dissipating fiber, both the temperatures at both points P1 and P2, the temperature in the module, and the power consumption are significantly reduced. In particular, when a heat-dissipating fiber is used and air is supplied, all the test items of both the temperatures at both points P1 and P2, the temperature in the module, and the power consumption are further significantly reduced. The cooling of the heat-radiating
図7は、光送受信モジュール6の好ましい形態を示している。単位ケージ5には、光送受信モジュール6が着脱自在に装着されている。光送受信モジュール6の前面側には、既述の通り、メス型光コネクタ36が形成され、メス型光コネクタ36に光コネクタ23が結合される。メス型光コネクタ36は、慣用的には金属製である。光コネクタ23は、光送受信モジュール6の前面部位に対して着脱自在であり得る。ユーザー又は設計者は、開閉扉3’を開けて放熱性光ファイバコード7の端部が固着されている光コネクタ23を光送受信モジュール6に装着することができ、逆に、光コネクタ23を光送受信モジュール6から抜き取ることができる。
FIG. 7 shows a preferred form of the
放熱性光ファイバコード7のうち特に風路19に属する部位の表面側は、図8に示されるように、放熱性被覆管34により密着的に囲まれている。放熱性被覆管34は、中心の放熱性光ファイバコード7に密着する高熱伝導性材料で製作されている筒状体であり、その筒状体は放射方向に突起し円周方向に配列される多数の突起状フィン35を有している。突起状フィン35は、冷却用空気21により揺れる程度に薄いリボン状の突起として形成される。そのような突起は、針状の先鋭円錐状突起として形成され得る。リボン状突起は、螺旋状に放熱性光ファイバコード7に巻き付けられ得る。隣り合う突起35の間には、放熱性光ファイバコード7の軸心線方向に直線状に又は螺旋状に又は不規則的に連続して延びる局所的風路35が形成されている。突起状フィン35を一定方向に通る冷却用空気21は、効率的に放熱性被覆管34を冷却する。放熱性被覆管34の冷却により、光コネクタ23が冷却され、結果的に光送受信モジュール6が冷却される。
The surface side of the part belonging to the
好ましい使用形態の光送受信モジュール6は、DWDMシステムの一部として適用され得る。そのような光送受信モジュール6では、光送受信モジュール6を構成する電子部品の1つである半導体レーザの発振波長の安定化が強く要求される。その安定化のためには、半導体レーザの温度の一定制御が特に重要である。半導体レーザの本体部位には、温度安定化のためのペルチェ素子が装着される。ペルチェ素子は、制御対象温度と外部温度の温度差に対応して、その消費電力が増大する。ペルチェ素子は、消費電力の増大に対応して発熱量が多くなる非線形物性を有している。このような物性を有するペルチェ素子が用いられる光送受信モジュール6では、そのペルチェ素子を安定して動作させて温度差を小さくするためには、ペルチェ素子で発生する熱を高効率に放出することが重要である。放熱性、熱伝導性がともに高い放熱性光ファイバコード7は、既述の温度差を最適性に小さくすることができる。
The optical transmission /
より小型化されより高密度化される光送受信モジュールは、その熱容量がより小さくなるので、温度差の低減化はより困難になり、特に、10Gbpsの光送受信モジュールではその困難さが顕著であり、ペルチェ素子により温度差の低減化を意図する場合にはその困難さが更に顕著になるが、本本発明ではその温度差を低減することができるので、高性能小型光送受信モジュールの半導体レーザの発振波長を有効に一定に制御することができる。放熱性光ファイバコード7に放熱性があるだけでなく、光コネクタ23にも放熱性があるので、温度差低減効果は相乗的に有効に発揮される。放熱性がある放熱性光ファイバコード7と光コネクタ23の全体は、光送受信モジュール6の実効的な熱容量の増大効果を促進するので、温度差一定の効果が更に存在し、発振波長の安定化が更に促進されている。光コネクタ23と放熱性光ファイバコード7の端部は、光送受信モジュール6に近接していて、冷却速度が速いので、その安定効果を飛躍的に増大させている。
Optical transceiver modules that are made smaller and more dense have a smaller heat capacity, so it is more difficult to reduce the temperature difference, especially in the case of 10 Gbps optical transceiver modules. The difficulty becomes even more pronounced when the temperature difference is intended to be reduced by the Peltier element, but in the present invention, the temperature difference can be reduced, so that the oscillation wavelength of the semiconductor laser of the high-performance compact optical transceiver module can be reduced. Can be effectively controlled to be constant. Not only does the heat-dissipating
図9は、熱伝導効率の改善を示している。高熱伝達率材料(例示:金属、シリコン)の大直径の前面部位3と高熱伝達率材料の小直径の放熱性光ファイバコード7とを熱的に且つ機械的に接続するために、高熱伝達率材料(金属、高熱伝達率粉末含有ゴム質(シリコン質)材料)の熱的接続被覆管(弾力的チューブ)37が有効に用いられる。熱的接続被覆管37の外周面は円錐面状に形成されている。その円錐面形状は、太い光コネクタ23と細いファイバコード7の熱的接続と機械的接続の両面で効果的である。
FIG. 9 shows an improvement in heat transfer efficiency. In order to thermally and mechanically connect the large-diameter front surface portion 3 of a high heat transfer coefficient material (example: metal, silicon) and the small-diameter heat-dissipating
1…筐体
3…前面部位
4…ケージ群
6…光送受信用モジュール
7…光ファイバケーブル
8…光コンポーネント
9…第1部位
11…第2部位
14…第3部位
18…背面
19…風路
21…冷却用空気流
23…光コネクタ
26…前面
34…放熱性被覆管
35…フィン
36…メス型光コネクタ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記筐体の内側に配置されるケージ群と、
前記ケージ群の任意の複数のケージに装着される複数の光送受信用モジュールと、
前記筐体の内側に装着される光コンポーネントと、
前記光送受信用モジュールと前記光コンポーネントの間を接続する複数本の光ファイバケーブルとを具え、
前記前面部位にそれぞれに対向する複数の前記光送受信用モジュールの前面と前記前面部位の背面との間は、概ね水平方向に向く風路として提供され、前記光ファイバケーブルの一部は前記風路を通る
光通信装置。 A front part which is one specific part of the side parts of the housing;
A cage group disposed inside the housing;
A plurality of optical transmission / reception modules mounted in any of a plurality of cages of the cage group;
An optical component mounted inside the housing;
Comprising a plurality of optical fiber cables connecting between the optical transceiver module and the optical component;
Between the front surfaces of the plurality of optical transmission / reception modules respectively opposed to the front surface portions and the back surfaces of the front surface portions, a wind path is provided in a substantially horizontal direction, and a part of the optical fiber cable is the air path. Optical communication device that passes through.
請求項1の光通信装置。 A first optical connector is attached to the optical transmission / reception module, the optical fiber cable includes a second optical connector, and the optical fiber cable transmits the optical transmission / reception via the second optical connector and the first optical connector. The optical communication device according to claim 1, wherein the first optical connector and the second optical connector connected to the module for use are thermally joined by a member having high thermal conductivity.
前記前面から前記背面に向かう第1部位と、
前記第1部位に対して前記風路に沿う方向に向かって曲がり前記風路に沿って延びる第2部位とを備える
請求項1の光通信装置。 The optical fiber cable is
A first portion from the front to the back;
The optical communication device according to claim 1, further comprising: a second part that bends in a direction along the air path with respect to the first part and extends along the air path.
請求項3の光通信装置。 The optical communication device according to claim 3, further comprising a third portion that is bent from the air passage toward the inside of the housing substantially perpendicularly to the rear surface with respect to the second portion.
請求項4の光通信装置。 The optical communication device according to claim 4, wherein the third portion is passed between two cages arranged adjacent to each other substantially parallel to the air passage.
請求項1〜5から選択される1請求項の光通信装置。 A heat-dissipating cladding tube is further provided, and the optical fiber cable is covered with the heat-dissipating cladding tube, and the thermal conductivity of the heat-dissipating cladding tube is higher than the thermal conductivity of the optical fiber cable. The optical communication device according to claim 1.
請求項6の光通信装置。 The optical communication apparatus according to claim 6, wherein the heat dissipating cladding tube includes fins for increasing the heat dissipation surface.
前記光送受信用モジュールの前面側で前記光送受信用モジュールに装着される光コネクタを更に具え、
前記光コネクタと前記光ファイバコードとは熱的に接合する
請求項1〜5から選択される1請求項の光通信装置。 Further comprising a heat radiating cladding, the optical fiber cable is coated with the heat radiating cladding, the thermal conductivity of the heat radiating cladding is higher than the thermal conductivity of the optical fiber cable,
An optical connector mounted on the optical transceiver module on the front side of the optical transceiver module;
The optical communication apparatus according to claim 1, wherein the optical connector and the optical fiber cord are thermally bonded.
請求項1〜8から選択される1請求項の光通信装置。 The optical communication device according to claim 1, wherein the front surface part is freely openable and closable.
請求項1〜9から選択される1請求項の光通信装置。 The optical communication device according to claim 1, wherein the optical transmission / reception module includes a laser oscillation element, and the laser oscillation element is cooled by a Peltier element.
Priority Applications (1)
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JP2004343030A JP2006157305A (en) | 2004-11-26 | 2004-11-26 | Optical communication apparatus |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014235721A (en) * | 2013-06-05 | 2014-12-15 | 富士通株式会社 | Monitoring control device, monitoring control method and monitoring control program |
US9470862B2 (en) | 2013-11-05 | 2016-10-18 | Fujitsu Limited | Optical transmission device and manufacturing method thereof |
CN110702212A (en) * | 2019-10-30 | 2020-01-17 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | Oil-gas pipeline optical fiber calibration method combining fixed seismic source device and phi-OTDR sensing system |
-
2004
- 2004-11-26 JP JP2004343030A patent/JP2006157305A/en not_active Withdrawn
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