JP2007534029A - 小型光送受信器 - Google Patents

Abstract

小型光送受信器モジュールは送受信器ハウジングを有し、前記送受信器ハウジング内に垂直方向の送受信器基板を配置し、前記送受信器基板に一つ以上のＯＳＡを取り付ける。ＴＯＳＡおよびＲＯＳＡの長軸は、送受信器ハウジングを二分する仮想水平面上に配置され、小型光送受信器モジュールをＨＢＡまたは他のボードに取り付けたとき、ＴＯＳＡおよびＲＯＳＡの直下のボード空間を部品の配置に利用することができる。ホストバスアダプタ上に小型光送受信器モジュールを配置したとき、得られるアセンブリは、デスクトップ、ラップトップ、または携帯コンピュータシステム等のコンピュータシステムの内部ネットワーク接続としての使用に適している。

Description

本発明は、コンピュータシステムに光ファイバ送受信器を一体化するためのシステムおよび方法に関する。

光ファイバ技術は、通信ネットワークを介して情報を確実に送信可能な媒体としてますます利用されている。光ファイバ技術を用いるネットワークは光通信ネットワークとして知られ、広帯域、高信頼性、高速データ通信によって特徴付けられる。

光通信ネットワークは、送信ノードから受信ノードにネットワークを介して情報を送信する際に光送受信器を用いる。一般に、このような光送受信器はデータ信号の送信機能と受信機能の両方を実現し、送受信器の送信部は入力電気データ信号を光データ信号に変換し、一方、送受信器の受信部は入力光データ信号を電気データ信号に変換する。

より詳細には、送信ノードの光送受信器はコンピュータ等のネットワーク機器から電気データ信号を受け取り、レーザ等の光送信器を用いて電気データ信号を変調光データ信号に変換する。その後、光データ信号は、光通信ネットワークを介して、光ファイバケーブル内をネットワークの受信ノードまで送信できる。受信ノードで受け取ると、光データ信号は別の光送受信器に送られ、フォトダイオード等の光検出器を用いて受信した光データ信号を元の電気データ信号に変換する。その後、電気データ信号は、コンピュータ等の処理用のホスト機器に転送される。

一般に、これらの異なる態様の機能を実現するために複数の部品が用いられる。例えば、光送受信器は、送信光サブアセンブリ（ＴＯＳＡ）や受信光サブアセンブリ（ＲＯＳＡ）等の一つ以上の光サブアセンブリ（ＯＳＡ）を有することができる。一般に、各ＯＳＡは密閉した円筒等の別個の物理的実体として形成され、一つ以上の光送受信部品と、電気信号を光信号に処理および変換する電気回路（逆もまた同様）を有する。光送受信器内では、各ＯＳＡは一般に送受信器基板等の様々な別の部品への電気的接続を有し、プリント回路ボード（ＰＣＢ）の形態でときどき具現化される。

送受信器基板は、電気的に接続した一つ以上のＯＳＡとやり取りする電気信号を駆動または処理するように特に設計した複数の他の能動回路部品を有することができる。従って、このような送受信器基板は通常、一つ以上のＯＳＡとの複数の電気伝送ラインを有する。このような接続は、各ＯＳＡ用のデータ伝送ラインの「送信」および「受信」、各ＯＳＡ用の一つ以上の電力伝送ライン、および各ＯＳＡ用の一つ以上の診断データ伝送ラインを含むことができる。これらの伝送ラインは異なる種類の電気コネクタを用いて、送受信器基板とＯＳＡの間を接続し、その例には電気的フレックス回路、ＰＣＢ上のＯＳＡとハンダ点から延びる導電性金属ピンの間の直付け接続、およびＯＳＡとのＰＣＢの物理的電気的インタフェースから延びるプラグ接続が含まれる。

スモールフォームファクタ（ＳＦＦ）、スモールフォームファクタプラッガブル（ＳＦＰ）、およびギガビットスモールフォームファクタ（ＸＦＰ）規格等の製造規格は、送受信器モジュールの全体的なサイズの相対的な低減に寄与しているが、それでもなお送受信器モジュール内に多数の部品を組み込まなければならない。従って、最近の製造規格下でも、一般的な送受信器モジュール内の部品の内部構成が、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、または携帯機器等のコンピュータシステムへの外部接続用の送受信器モジュールに適合する所定の送受信器サイズを決定する。

より詳細には、ＳＦＦ、ＳＦＰ、またはＸＦＰ送受信器モジュールは、光ケーブルと、コンピュータシステム内に接続するイーサネット（登録商標）ケーブル等の標準ネットワークケーブルの間のインタフェースを提供できる。また、送受信器モジュールは複数の送受信器モジュールを有するネットワークパネル内に取り付け、前記パネルはコンピュータシステムへの外部接続を有することができる。

いずれにせよ、モジュール内に有する必要がある部品と数と、ＳＦＦまたはＳＦＰ送受信器モジュールのサイズによって、ラップトップコンピュータＲＪ−４５筐体、または携帯機器のプラッガブルカード内等の非常に小さな空間に送受信器モジュールを容易に一体化できなくなる。より詳細には、いくつかの既存の光送受信器は送受信器基板に取り付けたＲＯＳＡおよびＴＯＳＡを有し、前記送受信器基板上に配置したコネクタを介して、ホストバスアダプタ（ＨＢＡ）等のボードに前記送受信器基板を取り付ける。

一般に、ＲＯＳＡとＴＯＳＡはハウジング内にあり、前記ハウジングはＲＯＳＡおよびＴＯＳＡとのインタフェース用の光ファイバコネクタを受け取るように構成した光ポートを画定する。さらに、ハウジングは、光ファイバコネクタを光ポート内に挿入する際、光ファイバコネクタの一部が露出したままになるように構成および配置した光ポートスロットを画定する。使用者が光ファイバコネクタの露出した一部をつかめることによって、光ポートスロットは光ポートから光ファイバコネクタの取り外しを容易にできるようにし、取り外しの過程で光ファイバコネクタが損傷する可能性を低減する。

多くの既存の送受信器ハウジングは、ＨＢＡまたは他の機器と相対的に密な間隔でＯＳＡを配置し、その上に送受信器を取り付け、光ポートスロットから相対的に離れるように構成する。この配置は、光ファイバ容器内に適合する光ファイバケーブルを設計する際、多くの光ネットワーク機器製造業者によって用いられる一般的な規格である。しかし、以降で説明するように、ＲＯＳＡおよびＴＯＳＡのこのような構成は問題が多いことがわかっている。

例えば、ＨＢＡまたは他のボードにＲＯＳＡおよびＴＯＳＡを相対的に隣接させることは、ＲＯＳＡおよびＴＯＳＡの下の領域にＨＢＡの部品を配置できなくする。従って、ＨＢＡまたは他の部品上のボード空間は最も有利には利用されず、ＨＢＡの部品密度も損なわれる。ボード空間の利用効率を最適化し、特定の部品に対応した機能をさらに改善し、同時に部品サイズの維持または低減を行う継続的な努力の観点では、これは重要な問題である。

この問題を解決する試みでは、様々な方式が用いられている。例えば、既存の送受信器モジュールの長さを短くする、従って、送受信器基板の長さを短くすることによって、使用可能なＨＢＡ空間がやや得られる。しかし、送受信器基板のサイズを低減すると、ＯＳＡを駆動するために必要な部品の実装に利用可能な空間の量が減ることによって、送受信器の機能が損なわれる。

従って、必要とされているものは、より小さな空間内に適合可能で、同時に確立された規格に準拠したまま、ＨＢＡ等の小型の部品内に実装できる小型、一体型の送受信器モジュールである。さらに、このような送受信器モジュールは、取り付けるボード上で利用可能な空間の相対的な増大に寄与するように構成すべきである。

一般に、本発明の典型的な実施形態は小型送受信器モジュールに関し、前記モジュールは、現在の製造規格下で可能なものより小さな物理的筐体内でホストバスアダプタ（ＨＢＡ）等の部品と共に実装される。特に、送受信器モジュールの一実施形態では、小型の送受信器基板と標準的な送受信器ＯＳＡとを組み合わせ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、または他のシステムと共に用いるためのＨＢＡ等のＨＢＡ上に、前記送受信器基板を取り付けてＨＢＡボード空間の相対的な増大を実現する。

一実施形態では、光送受信器は、二つの側面と、上部と、下部と、前面および背面とを含む送受信器ハウジングを有し、少なくとも前記前面は右側および左側を備えている。光送受信器はさらに、送受信器ハウジングの上部および下部に実質的に直交する平面において、送受信器ハウジング内に配置された送受信器基板を有する。送受信器基板の平面は、ＲＯＳＡおよびＴＯＳＡによって画定された各長軸とも実質的に直交する。

送受信器ハウジングを前からみたとき、ＲＯＳＡが前面の左側に隣接しＴＯＳＡが前面の右側に隣接するように、ＲＯＳＡおよびＴＯＳＡは互いに対して配置される。さらに、送受信器ハウジングによって画定された光ポートスロットは下向きにし、ＲＯＳＡおよびＴＯＳＡがＨＢＡまたは他のボードから光ポートスロットより相対的にさらに離して配置されるように、ＲＯＳＡおよびＴＯＳＡに対して配置する。

本方法では、ＲＯＳＡおよびＴＯＳＡは既存の光送受信器で用いられるものと同様の物理的筐体内に適合でき、同時に、ＲＯＳＡおよびＴＯＳＡをボード面から相対的にさらに離して配置した結果として、ＨＢＡ上の利用可能なボード空間が増大される。本発明のこれらの態様または他の態様は、以降の説明と添付図面からより十分に明らかになる。

本発明の上記の利点および他の利点と特徴が得られる形態を説明するために、添付図面に示したそれらの所定の実施形態を参照しながら、上で簡単に説明した発明のより具体的な説明を提供する。当然のことながら、これらの図面は発明の実施形態だけを説明し、従ってその範囲を限定するものとはみなされず、添付の図面を使用することによって、さらに具体的および詳細に発明を記述し説明する。

一般に、図１Ａ〜１ＣはＲＯＳＡ１０５とＴＯＳＡ１１０を含む光送受信器モジュール１００を示しており、ＲＯＳＡ１０５とＴＯＳＡ１１０は送受信器ハウジング１２０内にある送受信器基板１１５上に取り付ける。ここで用いられるように、「ＯＳＡ」は一般に送信光サブアセンブリ（ＴＯＳＡ）または受信光サブアセンブリ（ＲＯＳＡ）のどちらか一方を指し、送受信器モジュール内で用いる送受信器基板に取り付けることができる。例示的には、送受信器基板は電子部品および回路配線等の導電性部材を備えたプリント回路ボード（ＰＣＢ）として実装され、前記導電性部材はＯＳＡおよび他の部品やシステムの間で電力、通信および他の信号を送ることができる。当然のことながら、ＴＯＳＡ１１０とＲＯＳＡ１０５は図１Ａ〜１Ｃではほぼ同様の寸法で示されているが、図のＴＯＳＡ１１０とＲＯＳＡ１０５の構成および寸法は例示的なものにすぎず、いずれにせよ発明の範囲を限定するものではない。

さらに、送受信器基板１１５は所定のＯＳＡを駆動する回路を有することができるが、送受信器基板１１５の実施形態は、例えば、レーザ駆動部、メモリ部品、バイアス電流駆動および信号増幅用の部品等の部品を有する。同様に、送受信器基板１１５は、ＯＳＡおよび他の様々な部品の接続および取り付け用の二つの面を有するものとしてここでは示すことができる。具体的には、このような面は前面１１５Ａと背面１１５Ｂを有する。送受信器基板１１５はさらに、送受信器基板をボードに取り付ける際、ＨＢＡ２００または他のボードの対応する一つ以上の容器（図示せず）内に収容するように配置した複数の電気ピン１２２を有する。

続けて図１Ａ〜１Ｃに示したように、ハウジング１２０は、ＲＯＳＡ１０５およびＴＯＳＡ１１０と光通信するために用いられる光ファイバコネクタを受け取り、保持を容易にするように構成および配置した下向きの光ポートスロット１２０Ａを画定する。また、光送受信器モジュール１００をＨＢＡ２００上に動作可能なように配置し、保持したとき、光ポートスロット１２０は下向きになり、従って、ＯＳＡはＨＢＡ２００に関する光ポートスロット１２０Ａの位置に対してＨＢＡ２００から相対的に離れて配置される。

図で提示したように、この構成は送受信器基板１１５を用いることによってさらに促進され、送受信器基板１１５はＨＢＡ２００、および各々ＴＯＳＡ１１０とＲＯＳＡ１０５によって画定された軸「Ａ」と「Ｂ」に対して実質的に直交するように構成および配置する。送受信器基板１１５の直交する向きは、光送受信器モジュール１００によって消費されるＨＢＡ２００ボード空間の相対的な低減に対応する。さらに、上記のように、光ポートスロット１２０Ａを下向きにしたとき、ＴＯＳＡがＲＯＳＡの左に配置される既存の光送受信器で用いられる構成に対して、ＲＯＳＡ１０５は下向きの光ポートスロット１２０Ａを備えたＴＯＳＡ１１０の右に配置される。

ＨＢＡ２００に対するＲＯＳＡ１０５とＴＯＳＡ１１０のこの構成は、垂直に配置した送受信器基板１１５を用いることと組み合わせて、使用可能なＨＢＡ２００ボード空間の相対的な増大に対応する。さらに、本発明の実施形態は、かくして既存の送受信器ハウジングの向きの１８０°の回転を実現する。さらに、下向きの光ポートスロット１２０Ａを備え、左側と右側に各々ＲＯＳＡ１０５とＴＯＳＡ１１０を配置することによって、本発明の実施形態は既存のケーブルコネクタ構成等の他の光学素子の既存の製造規格を利用できる。

垂直に配置した送受信器基板１１５に対してＲＯＳＡ１０５とＴＯＳＡ１１０を実装すること、および関連の検討について、垂直の送受信器基板の前面と背面に部品を配置することは、米国特許出願番号第１０／８２９，７４２号、出願日２００４年４月２２日、発明の名称「帰還素子を一体化した光送受信器」（Ｗｏｒｋｍａｎ Ｎｙｄｅｇｇｅｒのドケット番号第１５４３６．３７２．１号）、および米国特許出願番号第１０／８２９，６０８号、発明の名称「ホストバスアダプタ用小型光送受信器」（Ｗｏｒｋｍａｎ Ｎｙｄｅｇｇｅｒのドケット番号第１５４３６．３７３．１号）でさらに詳しく示されており、これらはこの出願と同じ日に出願され、各々全体として参照によってここで組み込まれる。

既にここで提案されているように、図１Ｂは、既存の送受信器に対して、送受信器ハウジング１２０、および送受信器基板１１５上のＴＯＳＡ１１０とＲＯＳＡ１０５の位置を回転させることによって実現される別の利点を示している。特に、光ポートスロット１２０Ａを下向きに配置し、送受信器基板１１５またはその近傍で送受信器基板１１５を通過する仮想平面上にＲＯＳＡ１０５とＴＯＳＡ１１０が配置されるように、光送受信器モジュール１００の実施形態を構成する。

従って、少なくともいくつかの実施形態では、図の構成は他の様々な部品（図示せず）を配置するために、送受信器基板１１５上に別の空間を提供する。例えば、製造業者は、送受信器基板１１５の前面１１５Ａと背面１１５Ｂの各々の利用されていない部分を用いて、レーザ駆動部等の部品、ＬＥＤ等の状態指示部品、メモリ部品、バイアス電流を駆動したり信号を増幅するための部品等を配置できる。

図１Ｃは、ＨＢＡ２００上に光送受信器モジュール１００を配置した典型的な構成を示している。以降でさらに詳しく議論するように、このような構成は、様々な種類のコンピュータシステム内での実装に適している。図１Ｃに示したように、光送受信器モジュール１００は前面板１２４を有するか、そうでなければ前面板１２４と共に用いるように構成し、例えば、デスクトップコンピュータシステム内で用いる周辺部品相互接続（ＰＣＩ）カード内に設置できるように、光送受信器モジュールを適切に構成する。いくつかの別の実施形態では、前面板１２４は、パーソナルコンピュータメモリカード国際協会（ＰＣＭＣＩＡ）筐体等のより小さな物理的インタフェースを有し、それはラップトップコンピュータ等のより小さなコンピュータシステム内へのアセンブリの配置により適している。

ここで図２Ａ〜２Ｃを参照すると、光送受信器モジュール１００の実施形態のいくつかの典型的な動作環境に関する詳細が提供されている。特に、図２Ａは部品接続インタフェース３１０を備えたコンピュータシステム３００を示しており、インタフェース３１０はモニタ、キーボード、および他の周辺装置用の接続インタフェースを含んでいる。コンピュータシステム３００はさらに一つ以上の物理的装置またはネットワーク通信インタフェース３２０を有し、例えば、ＰＣＩスロット接続等の手段を介して、リモート装置またはネットワーク通信をコンピュータシステム３００内に接続できる。物理的装置またはネットワーク通信インタフェース３２０は、例えば、イーサネットケーブルポートや電話ケーブルポート等を一般に有するが、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）用のインタフェース、またはＩＥＥＥ１３９４（ファイアワイヤ）仕様通信インタフェース等を有することもできる。

コンピュータシステム３００がＨＢＡ２００と送受信器モジュール１００を有する実施形態では、前面板１２４は露出させ、ＲＯＳＡ１０５とＴＯＳＡ１１０用の通信ポートがみえるようにする。いくつかの実施形態では、前面板１２４はさらに、状態指示部品等の他の部品を有するか、またはそれらを用いることができる。図２Ｂに示したように、使用者は、コンピュータシステム３００に光ケーブル３３０を接続できる。図２Ｃは、ＰＣＩまたはＰＣＭＣＩＡカードスロット等を介して、ラップトップ４００内にスライド可能なように配置したＨＢＡ２００と前面板１２４の構成を示している。同様に、光ファイバケーブル３３０は、前面板１２４を介して、光送受信器モジュール１００内に容易に直接プラグ接続できる。

本発明は、その精神または基本的な特徴から逸脱することなく、他の所定の形態で具現化することもできる。説明した実施形態は、全ての点で例示的なものにすぎず、限定的なものと考えるべきではない。従って、本発明の範囲は以上の説明によってではなく、添付の請求項によって示される。請求項の意味するものおよび等価物の範囲内にある全ての変更は、それらの範囲内に含まれるものとする。

光送受信器の一実施形態の斜視図。 光送受信器の一実施形態の正面図。 ホストバスアダプタ上に配置した光送受信器の実施形態の斜視図。 デスクトップコンピュータのシステム環境内の光送受信器の一実施形態の態様を示す図。 デスクトップコンピュータのシステム環境内の光送受信器の一実施形態の態様を示す図。 ラップトップコンピュータのシステム環境内の光送受信器の一実施形態の態様を示す図。

Claims (16)

1. 光送受信器モジュールであって、
   二つの側面と、上部と、下部と、前面および背面とを含む送受信器ハウジングであって、少なくとも前記前面が左側と右側を有する、送受信器ハウジングと、
   前記送受信器ハウジング内に、前記送受信器ハウジングの前記上部および前記下部に対して実質的に直交するように配置された送受信器基板と、
   長軸を画定し、前記長軸が前記送受信器基板と実質的に直交するように、前記送受信器ハウジングの前記前面の左側に隣接配置された受信光サブアセンブリと、
   長軸を画定し、前記長軸が前記送受信器基板と実質的に直交するように、前記前面の右側に隣接配置された送信光サブアセンブリと、
   を備える光送受信器モジュール。
2. 請求項１に記載の光送受信器モジュールにおいて、前記送信光サブアセンブリおよび前記受信光サブアセンブリによって各々画定された軸を仮想水平面上に配置し、前記仮想水平面が前記送受信器モジュールを二分する、光送受信器モジュール。
3. 請求項１に記載の光送受信器モジュールであって、さらに、前記送受信器基板の下部エッジに隣接配置され、ホストバスアダプタの対応部で受け取るように構成された少なくとも一つの電気的接続部を備える光送受信器モジュール。
4. 請求項１に記載の光送受信器モジュールにおいて、前記ホストバスアダプタが、ＰＣＩカードおよびＰＣＭＣＩＡカードのうちの一方を有する、光送受信器モジュール。
5. 請求項１に記載の光送受信器モジュールであって、さらに、前記送受信器基板の前面または背面のうちの一方の上に配置された少なくとも一つの電子部品を有する、光送受信器モジュール。
6. 請求項５に記載の光送受信器モジュールにおいて、前記少なくとも一つの電子部品が、レーザ駆動部、信号増幅器、状態指示部品、熱電冷却器、電流バイアス調整器、コンデンサ、および抵抗器のうちの少なくとも一つを有する、光送受信器モジュール。
7. 光送受信器モジュールであって、
   前面、背面、上部エッジおよび下部エッジを有する送受信器基板と、
   前記送受信器基板の下部エッジに隣接配置された電気コネクタと、
   前記送受信器基板の上部エッジに隣接配置された受信光アセンブリと、
   前記送受信器基板の上部エッジに隣接配置された送信光サブアセンブリと、
   を備える光送受信器モジュール。
8. 請求項７に記載の光送受信器モジュールであって、さらに、送受信器ハウジングを備え、前記送受信器ハウジング内に、前記送受信器基板、前記受信光アセンブリ、および前記送信光アセンブリが配置されている、光送受信器モジュール。
9. 請求項８に記載の光送受信器モジュールにおいて、前記送受信器ハウジングが、前記送受信器基板の下部エッジに隣接配置された少なくとも一つの光ポートスロットを画定する、光送受信器モジュール。
10. 請求項７に記載の光送受信器モジュールにおいて、前記光送受信器モジュールがホストバスアダプタ上に配置されるように構成されている、光送受信器モジュール。
11. 請求項１０に記載の光送受信器モジュールにおいて、前記ホストバスアダプタが、ＰＣＩカードおよびＰＣＭＣＩＡカードのうちの一方を有する、光送受信器モジュール。
12. 請求項７に記載の光送受信器モジュールにおいて、前記送受信器基板の前記前面および前記背面のうちの少なくとも一方の上に、レーザ駆動部、信号増幅器、状態指示部品、熱電冷却器、電流バイアス調整器、コンデンサ、および抵抗器のうちの少なくとも一つが配置されている、光送受信器モジュール。
13. ホストバスアダプタであって、
    少なくとも一つのコネクタを有し、コンピュータシステムとの電気的インタフェースを提供するように構成されたプリント回路ボードと、
    前記プリント回路ボード上に配置された光送受信器モジュールと、
    を備え、前記光送受信器が、
    電気回路を含み、前面と、背面と、上部エッジおよび下部エッジとを有する送受信器基板と、
    前記送受信器基板の下部エッジに隣接配置された電気コネクタと、
    前記送受信器基板の上部エッジに隣接配置された受信光サブアセンブリと、
    前記受信光サブアセンブリの右側で、前記送受信器基板の上部エッジに隣接配置された送信光サブアセンブリと、
    を含み、前記送信光サブアセンブリと受信光サブアセンブリとが前記送受信器基板の前記電気回路と電気的に通信する、ホストバスアダプタ。
14. 請求項１３に記載のホストバスアダプタにおいて、前記送受信器基板の前記前面および前記背面のうちの少なくとも一方の上に、レーザ駆動部、信号増幅器、状態指示部品、熱電冷却器、電流バイアス調整器、コンデンサ、および抵抗器のうちの少なくとも一つが配置されている、ホストバスアダプタ。
15. 請求項１３に記載のホストバスアダプタであって、さらに、送受信器ハウジングを備え、前記送受信器ハウジング内に、前記送受信器基板、前記受信光サブアセンブリ、および前記送信光サブアセンブリが配置されている、ホストバスアダプタ。
16. 請求項１５に記載のホストバスアダプタにおいて、送受信器ハウジングが、前記送受信器基板の下部エッジに隣接配置された少なくとも一つの光ポートスロットを画定する、ホストバスアダプタ。

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