JP2007286553A - 電気光変換モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】不具合が生じた場合や改良などにおける電子部材の交換を、より経済的に行うことができる電気光交換モジュールを提供する。
【解決手段】電気光変換モジュール1は、光導波路2を伝播する光信号の電気信号への変換や、入力される電気信号を光信号へ変換して光導波路2へ出力する光信号送信・受信部201、増幅部202及び通信制御部203などの複数の分割ユニットを、外部へ露出するカバー部材111と接続する嵌合部120内の端子部と前記複数の分割ユニットの電極部とが接触した状態で嵌合部120に嵌め込んで係止させる。
【選択図】図2

Description

本発明は、電気光変換モジュールに関する。
従来から、FTTH(Fiber To The Home)等の光通信では、プレーナ光波回路(PLC:Planar Lightwave Circuit)を用いた電気光変換モジュールが知られている。この電気光変換モジュールは、VCSEL(Vertical-Cavity Surface-emitting Laser)、レーザダイオード(LD:LaserDiode)やフォトダイオード(PD:PhotoDiode)、LD素子等を駆動するためのドライバ又は信号の増幅を行うアンプを内蔵する各種LSI(Large Scale Integration)がPLC基板上に配置されて成るものである。
例えば、上記電気光変換モジュールにおける技術として、非特許文献1には、石英系PLC基板上に、レーザダイオードやフォトダイオードなどの半導体光素子を光導波路との間で高精度な位置合わせを行って光学的に結合させる(ハイブリッド集積)技術が開示されている。
赤堀裕二、小川育生、橋本俊和、大山貴晴、田中拓也、黒崎武志、東盛裕一著、「NTT R&D」、Vol.50、No.4、2001年、p.294−302
しかしながら、上述した従来の電気光変換モジュールでは、VCSEL、PD、アンプ、ドライバがユーザ仕様の組み合わせで一体に基板上に実装されているため、いずれかの構成要素を交換する場合、その基板ごと交換する必要があるため、経済的ではなかった。例えば、PDだけを新たなものに交換する場合、正常であるアンプやドライバを含む基板ごと交換する必要があった。また、半導体光素子をより高速に駆動させるためのドライバに交換する場合も、正常に駆動しているVCSELやPDを含む基板ごとの交換となってしまうため、経済的ではなかった。
本発明は、上記の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、一部の電子部材の交換を、より経済的に行うことができる電気光交換モジュールを提供することである。
請求項1に記載の発明は、光電変換素子及びその付帯素子を含む機能部と、前記機能部を収容し当該機能部と外部との電気的接続を行うコネクタと、を備えた電気光変換モジュールにおいて、前記機能部は当該機能部を構成する個々の機能又は個々の機能の組み合わせの単位で分割され、互いに着脱可能且つ前記コネクタに着脱可能な複数の分割ユニットの集合体で構成されていることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記各分割ユニットは、前記コネクタ内への収納時における収納位置を規制する位置決め手段を介して前記コネクタに収納されていることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記位置決め手段は、前記コネクタの収納部に前記分割ユニットの装着方向に対向する向きで突設された突部と、この突部に嵌合可能に隣接する分割ユニットの境界面に設けられた凹部と、の組み合わせで構成されることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記突部は柱状の導電性のピンであり、前記凹部には前記導電性のピンに電気的に接触する導電部が設けられていることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記突部は導電性のバンプであり、前記凹部には前記導電性のピンに電気的に接続する導電部が設けられていることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記位置決め手段は、前記コネクタへの収納時において互いに隣接する分割ユニットの対向面のそれぞれに設けられ互いに嵌合する一対の凹凸部で構成されることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発明において、前記一対の凹凸部には互いに電気的に接触する導電部が設けられていることを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記コネクタには前記各分割ユニットに電気的に接触して外部に導出された導電性の接続端子が設けられており、この接続端子同士を電気的に接続することにより、前記各分割ユニット相互が電気的に接続されていることを特徴とする。
請求項9に記載の発明は、請求項1〜8のいずれか一項に記載の発明において、前記機能部の光電変換素子には光導波路が光学的に接続されていることを特徴とする。
本発明のよれば、光電変換素子及びその付帯素子を含む機能部を構成する個々の機能又は個々の機能の組み合わせで分割された分割ユニットが、外部との電気的な接続を行うコネクタに着脱可能に収容される構成であるため、光電変換素子又はその付帯素子などの一部の電子部材の交換を行う際に、当該素子を含む分割ユニットの交換だけ行えば良く、より経済的に電子部材の交換を行うことができる。
以下、図1〜図10を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明するが、この発明はこの実施の形態に限定されない。また、この発明の実施形態は発明の最も好ましい形態を示すものであり、発明の用語や用途などをこれに限定しない。
図1(a)は、本発明である電気光変換モジュール1の光導波路2を介した接続を例示する概念図であり、図1(b)は、電気光変換モジュール1がコネクタ100に複数の分割ユニットが嵌め込まれた状態を例示する概念図である。図2は、嵌合部120への光信号送信・受信部201、増幅部202及び通信制御部203の嵌め込みを例示する概念図である。図3は、カバー部材111を持ち上げた状態のコネクタ100の外観斜視図である。図4は、カバー部材111を持ち上げた状態のコネクタ100の上面外観図である。図5は、複数の分割ユニット同士の接続状態を例示する概念図であり、(a)は、上面図、(b)は、側面図、(c)は、底面図である。図6は、光信号送信・受信部201と増幅部202との接続を例示する概念図である。図7は、嵌合部120において光信号送信・受信部201が嵌合した状態の断面を模式的に示す図である。
電気光変換モジュール1は、図1(a)に示すように、光導波路2を介して光信号を他の電気光変換モジュール1に伝送するとともに、外部に露出する電極部101を介して外部機器と電気的に接続する構成である。光導波路2は、双方向またはパラレル(複数の単方向)で光伝送を行う場合は2つのコアが、また単方向の光伝送を行う場合は一つのコアがクラッドにより被覆されることによってフィルム状に形成され、可撓性を有する。
また、電気光変換モジュール1は、図1(b)に示すように、光信号送信・受信部201、増幅部202及び通信制御部203などの複数の分割ユニットをコネクタ100のコネクタ本体110に嵌め込んで係止させ、その複数の分割ユニットを嵌め込んだ上部をカバー部材111で覆う構成である。
光信号送信・受信部201は、光導波路2と接続するフォトダイオード等の受光素子又はレーザダイオード等の発光素子などを有し、光導波路2を伝播する光信号に基づいた電気信号の増幅部202への出力や、増幅部202などから入力される電気信号に応じた光信号の光導波路2へ出力を行う。増幅部202は、トランジスタなどの電気信号を増幅する構成を有し、光信号送信・受信部201からの入力又は光信号送信・受信部201へ出力する電気信号の増幅を行う。通信制御部203は、制御IC(Integrated Circuit)などを有し、光信号送信・受信部201及び増幅部202において、光導波路2から伝送される光信号を変換した電気信号の出力や、電極部101を介して外部から入力される電気信号に応じた光信号の光導波路2への出力を制御する。
複数の分割ユニットである光信号送信・受信部201、増幅部202及び通信制御部203は、上述した個々の機能又は個々の機能の組み合わせで分割されているが、そのレイアウトは自由である。例えば、増幅部202と通信制御部203の機能を有する一つのユニットであってもよい。
この光信号送信・受信部201、増幅部202及び通信制御部203などの複数の分割ユニットをコネクタ本体110へ嵌め込んでの係止は、図2、3に示すように、コネクタ本体110に設けられた嵌合部120の底面方向へ当該分割ユニットを押し込んで壁面へ接触させることで行う。嵌合部120は、複数の分割ユニットを嵌め込んだ際に、当該分割ユニットが外部に露出する電極端子と接触するソケットコンタクト部121を嵌合部120の長手方向(光信号送信・受信部201を接続した際の光導波路2の延在方向)の両壁面に有する。また、長手方向と直交する嵌合部120の短手方向のうち、光信号送信・受信部201が嵌合する側には、延在する光導波路2を外部へ取り回すための開口部122が設けられている。
また、嵌合部120は、図2〜図4に示すように、複数の分割ユニットをソケットコンタクト部121に接触させて嵌め込む場合の各分割ユニットの接続する底面位置において、その分割ユニットの装着方向と対向する向きに突設されたピンP1〜P4を有し、長手方向における当該複数の分割ユニットを嵌め込む位置を規制する。このピンP1〜P4は、略円筒形状の導電性を有する金属部材などであり、後述する各分割ユニットと接触する凹部間における電気的な接続を行う構成である。なお、ピンP1〜P4の形状は、板状や多角柱状であってもよく、上述した略円筒形状に限らない。
コネクタ本体110には、図2〜4に示すように、軸部112で回動可能なカバー部材111が設けられている。カバー部材111は、嵌合部120に光信号送信・受信部201、増幅部202及び通信制御部203を嵌め込んだ際に、軸部112を軸に嵌合部120側に回動してそれらの分割ユニットを嵌合部120の底面方向に押し付けて固定する押付部113を有する。なお、コネクタ本体110とカバー部材111には、上述した分割ユニットを嵌合部120の底面方向に押し付けた状態でカバー部材111の回動を固定するための爪部114a、爪受け部114bが設けられている。
嵌合部120へ嵌め込む光信号送信・受信部201、増幅部202及び通信制御部203は、図5に示すように、特に図示しない内部において、光信号の送受信や電気信号への変換やその制御等を行う基板を有し、上部を上部ケース211、221、231下部を下部ケース212、222、232でケーシングされて成る。
下部ケース212、222、223の側面205側には、内部に設けられた基板と電気的に接続し、嵌合部120と嵌合する際にソケットコンタクト部121と接触する接続端子213、223、233が設けられている。光信号送信・受信部201、増幅部202、通信制御部203の接続部分には、嵌合部120と嵌合する際のピンを受けるためのピン受け穴204が形成される。
このピン受け穴204は、例えば光信号送信・受信部201と増幅部202との接続部分については、図6に示すように、光信号送信・受信部201と増幅部202とが接続する接続面215、225にピンの半径程度で略半円筒形状に形成された凹部216、226で形成される。なお、ピン受け穴204を形成する凹部216、226などは、内部に設けられた基板と電気的に接続する金属部材であり、弾性変形してピンP1、P2と接触する。このため、光信号送信・受信部201と増幅部202との電気的な接続は、凹部216、226によりピンP1、P2を介して行う構成である。なお、他の分割ユニット間の接続に関しても同様である。
嵌合部120に光信号送信・受信部201、増幅部202及び増幅部202を嵌め込んだ際に接するソケットコンタクト部121は、一枚の導電性を有する長尺板状の弾性部材である金属部材などであり、図7に示すように、コネクタ本体110の内部で屈曲されて、コネクタ100の底面の脇からその底面と略並行に延出して外部に電極部101として露出する。
例えば、嵌合部120に光信号送信・受信部201を嵌め込んだ際には、図7に示すように、ソケットコンタクト部121が弾性変形した状態で接続端子213と接触する。このため、ソケットコンタクト部121は、嵌合部120の長手方向両面側から光信号送信・受信部201に対して付勢した状態で接続端子213と接触し、光信号送信・受信部201を嵌合部120の内部で係止するとともに、ソケットコンタクト部121と接続端子213とを確実に接触させて、光信号送信・受信部201との電気的な接続を電極部101を介して行うことができる。
以上のように、電気光変換モジュール1は、光導波路2を伝播する光信号の電気信号への変換や、入力される電気信号を光信号へ変換して光導波路2へ出力する光信号送信・受信部201、増幅部202及び通信制御部203などの複数の分割ユニットを、コネクタ本体110の嵌合部120において、当該複数の分割ユニットの電極部が外部へ露出する電極部101に接続するソケットコンタクト部121と接触した状態で嵌め込んで係止する構成である。
このため、電気光変換モジュール1は、一部の電子部材の交換のためいずれかの分割ユニットの交換が必要な場合に、その対象となる分割ユニットのみを交換することができるため、経済的に分割ユニット(電子部材)の交換を行うことができる。
また、電気光変換モジュール1は、嵌合部120において、光信号送信・受信部201、増幅部202又は通信制御部203などの分割ユニットを嵌め込む際の各分割ユニットの接続位置を規制するピンP1〜P4を備え、各分割ユニットはピンP1〜P4を受ける凹部を備える構成である。このため、嵌合部120に嵌め込む複数の分割ユニットの位置決めを正確に行うことができる。
また、電気光変換モジュール1は、導電性を有するピンP1〜P4と内部の基板と電気的に接続する端子である凹部とを接触させることで、隣接する分割ユニット間の電気な接続を行うことができる。
[変形例1]
次に、上述した電気光変換モジュール1の変形例としての電気光変換モジュール1aについて、図8を参照して説明する。図8(a)は、変形例1の電気光変換モジュール1aにおける分割ユニットの嵌め込みを例示する概念図であり、図8(b)は、嵌合部120aに設けられた導電性バンプHを例示する概念図であり、図8(c)は、光信号送信・受信部201aと増幅部202aの接続部分の底面を拡大した概念図である。なお、上述した電気光変換モジュール1と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図8(a)に示すように、電気光変換モジュール1aは、光信号送信・受信部201a、増幅部202a及び通信制御部203aを嵌め込んで係止する嵌合部120aをコネクタ本体110aに備える。この嵌合部120aは、図8(a)及び図8(b)に示すように、複数の分割ユニットをソケットコンタクト部121に接触させて嵌め込む場合の各分割ユニット接続する底面位置において、その分割ユニットの装着方向と対向する向きに突設された導電性バンプHを備える。この導電性バンプHは、例えば半田バンプである。
光信号送信・受信部201a、増幅部202a及び通信制御部203aには、嵌合部120aに嵌め込んで係止する際の各分割ユニット同士が接触する部分であり、導電性バンプHと接触する底面位置(図8(a)の一点鎖線参照)に導電性バンプHと接続するための凹部(底面接続部)を備える。
具体的には、図8(c)に示すように、光信号送信・受信部201aと増幅部202aの下部ケース212a、222aには、当該分割ユニットが嵌合部120aに嵌め込んで接触する位置近傍であり、導電性バンプHと接続する底面位置に、内部に設けられた基板と電気的に接続する底面接続部217、227が設けられている。嵌合部120に嵌め込んだ際の光信号送信・受信部201aと増幅部202aとの間の電気的な接続は、底面接続部217、227と導電性バンプHとを介して行う。なお、他の分割ユニット間の接続に関しても同様である。
以上のように、電気光変換モジュール1aは、嵌合部120aの底面に導電性バンプHを備え、光信号送信・受信部201a、増幅部202a又は通信制御部203aなどの分割ユニットを嵌め込んで係止する際に、当該導電性バンプHで固定する構成である。このため、電気光変換モジュール1aでは、上記各分割ユニットの係止を確実に行うことができる。
また、各分割ユニットにおいて、導電性バンプHと接続する接続部は内部の基板と電気的に接続する構成であるため、接触する各分割ユニット間の電気的な接続を導電性バンプHを介して行うことができる。
[変形例2]
次に、上述した電気光変換モジュール1の変形例としての電気光変換モジュール1bについて、図9を参照して説明する。図9は、変形例2の電気光変換モジュール1bにおける分割ユニットの嵌め込みを例示する概念図である。なお、上述した電気光変換モジュール1と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図9に示すように、電気光変換モジュール1bは、光信号送信・受信部201b、増幅部202b及び通信制御部203bを嵌め込んで係止する嵌合部120bをコネクタ本体110bに備える。この嵌合部120bは、前述したピンや導電性バンプを用いて各分割ユニットを係止してもよいし、単にソケットコンタクト部121での接触で係止する構成であっても良く、とくに限定しない。
電極部101aは、前述した電極部101と同様に、コネクタ本体110bの内部で屈曲して嵌合部120bにおけるソケットコンタクト部121となる一枚の導電性を有する長尺板状の弾性部材である金属部材などであって、電気光変換モジュール1の外部に露出しており、電極部101aの一部を導電性の電極間接続部101bで接続する構成である。
このため、電気光変換モジュール1bは、ソケットコンタクト部121における端子間の電気的な接続を外部に露出した電極部101aの電極間接続部101bを介して行うことができる。つまり、嵌合部120bに嵌め込んで係止する光信号送信・受信部201a、増幅部202b又は通信制御部203bの電気的な接続を各分割ユニットをコネクタ本体110bに嵌め込んだまま電極間接続部101bを介して容易に行うことができる。
[変形例3]
次に、上述した電気光変換モジュール1の変形例としての電気光変換モジュール1cについて、図10を参照して説明する。図10(a)は、変形例3の電気光変換モジュール1cにおける分割ユニットの嵌め込みを例示する概念図であり、図10(b)は、光信号送信・受信部201c、増幅部202c及び通信制御部203cの上面図であり、図10(c)は、光信号送信・受信部201c及び増幅部202cの接続部分を例示する拡大斜視図である。なお、上述した電気光変換モジュール1と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図10(a)に示すように、電気光変換モジュール1cは、光信号送信・受信部201c、増幅部202c及び通信制御部203cを嵌め込んで係止する嵌合部120cをコネクタ本体110cに備える。この嵌合部120cは、単にソケットコンタクト部121での接触で係止する構成である。
光信号送信・受信部201c、増幅部202c及び通信制御部203cには、嵌合部120cへ嵌め込む際に分割ユニット同士が接触する面に、互いに嵌合して係止する凹部及び/又は凸部であり、内部に設けられた基板と電気的に接続する部材接続部218、228、238を備える構成である。
具体的には、図10(c)に示すように、光信号送信・受信部201cと増幅部202cとが接触する面において、光信号送信・受信部201cには凸形状の部材接続部218が設けられ、増幅部202cには凹形状の部材接続部228が設けられており、嵌合部120cへ嵌合する際に、当該部材接続部218、228が嵌め合って連結する。なお、他の分割ユニット間の接続に関しても同様である。
このため、電気光変換モジュール1cは、光信号送信・受信部201c、増幅部202c及び通信制御部203cを嵌合部120cへ嵌め込んで係止する際に、分割ユニット間の連結を確実に行うことができるとともに、隣接する各分割ユニット間の電気的な接続を行うことができる。
なお、本実施の形態における記述は、本発明の一例を示すものであり、これに限定しない。本発明における電気光変換モジュール1、1a、1b、1cの細部構成に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
(a)は、本発明である電気光変換モジュール1の光導波路2を介した接続を例示する概念図であり、(b)は、電気光変換モジュール1のコネクタ100に複数の分割ユニットが嵌め込まれた状態を例示する概念図である。 嵌合部120への光信号送信・受信部201、増幅部202及び通信制御部203の嵌め込みを例示する概念図である。 カバー部材111を持ち上げた状態のコネクタ100の外観斜視図である。 カバー部材111を持ち上げた状態のコネクタ100の上面外観図である。 複数の分割ユニット同士の接続状態を例示する概念図であり、(a)は、上面図、(b)は、側面図、(c)は、底面図である。 光信号送信・受信部201と増幅部202との接続を例示する概念図である。 嵌合部120において光信号送信・受信部201が嵌合した状態の断面を模式的に示す図である。 (a)は、変形例1の電気光変換モジュール1aにおける分割ユニットの嵌め込みを例示する概念図であり、(b)は、嵌合部120aに設けられた導電性バンプHを例示する概念図であり、(c)は、光信号送信・受信部201aと増幅部202aの接続部分の底面を拡大した概念図である。 変形例2の電気光変換モジュール1bにおける分割ユニットの嵌め込みを例示する概念図である。 (a)は、変形例3の電気光変換モジュール1cにおける分割ユニットの嵌め込みを例示する概念図であり、(b)は、光信号送信・受信部201c、増幅部202c及び通信制御部203cの上面図であり、(c)は、光信号送信・受信部201c及び通信制御部203cの接続部分を例示する拡大斜視図である。
符号の説明
1、1a、1b、1c 電気光変換モジュール
2 光導波路
100 コネクタ
101 電極部
101a 電極部
101b 電極間接続部
110、110a、110b、110c コネクタ本体
111 カバー部材
112 軸部
113 押付部
114a 爪部
114b 爪受け部
120、120a、120b、120c 嵌合部
121 ソケットコンタクト部
122 開口部
201、201a、201b、201c 光信号送信・受信部
202、202a、202b、202c 増幅部
203、203a、203b、203c 通信制御部
204 ピン受け穴
205 側面
211、211a、211b、211c 上部ケース
212、212a、212b、212c 下部ケース
213 接続端子
215 接続面
216 凹部
217 底面接続部
218 部材接続部
221、221a、221b、221c 上部ケース
222、222a、222b、222c 下部ケース
223 接続端子
225 接続面
226 凹部
227 底面接続部
228 部材接続部
231、231a、231b、231c 上部ケース
232、232a、232b、232c 下部ケース
233 接続端子
238 部材接続部
P1〜P4 ピン
H 導電性バンプ

Claims (9)

  1. 光電変換素子及びその付帯素子を含む機能部と、前記機能部を収容し当該機能部と外部との電気的接続を行うコネクタと、を備えた電気光変換モジュールにおいて、
    前記機能部は当該機能部を構成する個々の機能又は個々の機能の組み合わせの単位で分割され、互いに着脱可能且つ前記コネクタに着脱可能な複数の分割ユニットの集合体で構成されていることを特徴とする電気光変換モジュール。
  2. 前記各分割ユニットは、前記コネクタ内への収納時における収納位置を規制する位置決め手段を介して前記コネクタに収納されていることを特徴とする請求項1に記載の電気光変換モジュール。
  3. 前記位置決め手段は、前記コネクタの収納部に前記分割ユニットの装着方向に対向する向きで突設された突部と、この突部に嵌合可能に隣接する分割ユニットの境界面に設けられた凹部と、の組み合わせで構成されることを特徴とする請求項2に記載の電気光変換モジュール。
  4. 前記突部は柱状の導電性のピンであり、前記凹部には前記導電性のピンに電気的に接触する導電部が設けられていることを特徴とする請求項3に記載の電気光変換モジュール。
  5. 前記突部は導電性のバンプであり、前記凹部には前記導電性のピンに電気的に接続する導電部が設けられていることを特徴とする請求項3に記載の電気光変換モジュール。
  6. 前記位置決め手段は、前記コネクタへの収納時において互いに隣接する分割ユニットの対向面のそれぞれに設けられ互いに嵌合する一対の凹凸部で構成されることを特徴とする請求項2に記載の電気光変換モジュール。
  7. 前記一対の凹凸部には互いに電気的に接触する導電部が設けられていることを特徴とする請求項6に記載の電気光変換モジュール。
  8. 前記コネクタには前記各分割ユニットに電気的に接触して外部に導出された導電性の接続端子が設けられており、この接続端子同士を電気的に接続することにより、前記各分割ユニット相互が電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の電気光変換モジュール。
  9. 前記機能部の光電変換素子には光導波路が光学的に接続されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の電気光変換モジュール。
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