JP2008227279A - プラガブル光トランシーバ - Google Patents

Abstract

【課題】光デバイスの放熱を光トランシーバの筐体に押し付けることなく行うことができ、かつ、その放熱を筐体に対して効果的に行うことができる光トランシーバを提供する。
【解決手段】本発明の光トランシーバは、直方体形状の本体部１５ａを有し、当該本体部１５ａ内に光素子を搭載する光デバイス１５と、その光デバイス１５を搭載する筐体と、を有する。筐体は、その内面に底面１１ｄ及びその底面１１ｄに連続する一側壁１１ｅを有し、光デバイス１５を収納する凹部１１ｂを備え、光デバイスの一側面１５ｂ、及び、当該側面１５ｂに連続し上記一側壁１１ｅと対向する他の側面１５ｃ、との間をゲル状の熱伝導材２２を介して接触させている。
【選択図】図５

Description

本発明は、光信号の送受信に用いられるプラガブルタイプの光トランシーバに関する。

プラガブル光トランシーバは、光信号を送受信するコンピュータ、ルータなどの情報機器装置（ホスト装置）本体に着脱自在に装着されて用いられる。そのうち、１０Ｇｂｐｓを超える伝送速度で通信を行うプラガブル光トランシーバの多くは、レーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）が搭載される直方体形状の本体部を有する送信用光デバイスを用いている。このような送信用光デバイスは、本体部が同軸型のものに比べ素子実装空間が広く、高速動作のために本体部により多くの素子（例えば、モニタフォトダイオード等）を搭載することができるためである。

プラガブル光トランシーバ（以下、光トランシーバという）等の光通信機器において、１０Ｇｂｐｓの伝送速度を達成するには、温度依存性が大きいＬＤの温度調節をする必要がある。そのため、送信用光デバイスの本体部にはＬＤ冷却用の熱電変換素子（ペルチェ素子）も搭載されている。このペルチェ素子を用いた放熱が十分でない場合には、送信用光デバイスを冷却することができず、当該光デバイスが熱暴走する可能性があるので、この送信用光デバイスのペルチェ素子による放熱方法として種々の技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、ＬＤやペルチェ素子等が直方体形状の本体部に収容されてなる送信用光デバイスと、送信用光デバイスを支持する筐体と、送信用光デバイスに直接被せ、筐体に送信用光デバイスを着脱自在に固定する固定部材とを有する光通信機器を開示している。この光通信機器においては、筐体と固定部材との間に送信用光デバイスを挟着固定し、ペルチェ素子の放熱面に接する本体部の底面と、ヒートシンクとして機能する筐体とを直接接触させ、ペルチェ素子の放熱を行っている。
特開２００１−２８４６９９号公報

しかし、プラガブル光トランシーバに用いられる送信用光デバイスは、さらに、光ファイバケーブルの光コネクタが挿入される光レセプタクル部の一部となるスリーブを備えている。そして、この光デバイスのスリーブは、光コネクタ挿入時において光レセプタクル部に対する位置が決まっていなければならない。そのため、特許文献１に記載のように、ペルチェ素子の放熱のために光デバイスの本体部を筐体に固定するなどして押し付けていると、光コネクタ挿入時に光デバイスのスリーブと本体部との間に歪みが生じ、光コネクタとＬＤ間の光結合効率が低下してしまう恐れがある。

また、例えば、ＸＥＮＰＡＫ、Ｘ２（ＩＥＥＥ８０２．３ａｅ標準に基づく光送受信器に関する仕様）の筐体を用いた場合などは、プラガブル光トランシーバをホスト装置に固定するためのラッチ及びこのラッチを動作させる機構を筐体側面に設けなければならない。そのため放熱機構を筐体側面に設けることができず、このような光トランシーバでは、放熱機構として用いることができるものは、筐体上部に設けられるもののみである。

本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、光デバイスの放熱を光トランシーバの筐体に押し付けることなく行うことができ、かつ、その放熱を筐体に対して効果的に行うことができる光トランシーバを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の光トランシーバは、直方体形状の本体部を有し、当該本体部内に光素子を搭載する光デバイスと、その光デバイスを搭載する筐体と、を有するものであって、筐体は、その内面に底面及びその底面に連続する一側壁を有し、光デバイスを収納する凹部を備え、光デバイスの一側面、及び、当該側面に連続し上記一側壁と対向する他の側面、との間をゲル状の熱伝導材を介して接触させていることを特徴とする。

なお、ゲル状の熱伝導材がシリコン系樹脂材であることが好ましく、また、筐体の凹部が形成されている側と反対の面に放熱機構を備えていることが好ましい。

本発明の光トランシーバによれば、筐体に対して光デバイスの二面をゲル状の熱伝導材を介して接触させることにより、光デバイスを強く筐体に押し付けなくても光デバイスの放熱を行うことができ、また、筐体に対して効果的に放熱することができる。

図１及び図２は、本発明による光トランシーバの一例を説明する図で、図１（Ａ）はその光トランシーバの外観図、図１（Ｂ）はその上面図である。また、図２（Ａ）は光トランシーバの分解図であり、図２（Ｂ）は上筐体を取り外した状態の光トランシーバの斜視図である。

光トランシーバ１は、ホスト装置（不図示）のフェースパネルの開口内に装着して用いられるものであって、例えば、図１（Ａ）に示すように、上筐体１１と下筐体１２とカバー１３とを有する。上筐体１１と下筐体１２とカバー１３は、ＸＥＮＰＡＫ、Ｘ２の筐体を形成し、また、上筐体１１と下筐体１２は、光コネクタ（不図示）が挿入される光レセプタクル２１を形成している。なお、以下の説明では、光トランシーバ１において光レセプタクル２１が形成されている側を前側とし、その反対側を後側とする。

この筐体の側面には、図１（Ｂ）に示すように、ラッチ端２０ａが形成されている。光トランシーバ１は図示しないホスト装置の回路基板（以下、ホスト基板）上に設けられた金属製のレールに収納されるが、このラッチ端２０ａは、レールの側面の係合孔と係合するものであり、この係合により光トランシーバ１はホスト装置内に保持される。

ラッチ端２０ａを側面に有する筐体の前部には、グリップ１４が取付けられている。このグリップ１４を光レセプタクル２１（図１（Ａ）参照）の周囲で前後にスライドすることにより、筐体側面のラッチ端２０ａを出没させ、光トランシーバ１とホスト装置のレールとを係合させたり、その係合を解除させたりすることができる。
また、筐体を構成する上筐体１１の上部には、放熱機構として、放熱フィン１１ａが形成されている。光トランシーバ１は主にこの放熱フィン１１ａを介して、後述の送信用光デバイスからの熱などを放熱する。

また、光トランシーバ１は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、上述のような筐体内に、送信用光デバイス（ＴＯＳＡ：Transmitting Optical Sub-Assembly）１５と、受信用光デバイス（ＲＯＳＡ：Receiving Optical Sub-Assembly）１６と、ＯＳＡホルダ１７と、ＴＯＳＡカバー１８と、回路基板１９と、ラッチ部材２０とを有する。

ＴＯＳＡ１５は、直方体形状の本体部１５ａを有し、その本体部１５ａ内にＬＤ等の光素子（発光素子）やペルチェ素子等を有する。なお、この本体部１５ａの上面１５ｂ及び内側面１５ｃは、後述する上筐体１１の凹部にゲル状の熱伝導材を介して接触するように構成される。これにより、ＴＯＳＡ１５の本体部１５ａからの熱を、本体部１５ａの上面１５ｂ及び内側面１５ｃ並びにゲル状の熱伝導材を介して、上筐体１１（の放熱フィン１１ａ）に伝導し、放熱するようにしている。
また、ＲＯＳＡ１６はその内部に光素子（受光素子）であるフォトダイオード等を有し、放熱に対する特別な考慮は必要としない。

ＯＳＡホルダ１７は、ＴＯＳＡ１５及びＲＯＳＡ１６を保持するためのものであり、ＴＯＳＡ１５及びＲＯＳＡ１６は、ＯＳＡホルダ１７を介して下筐体１２に保持されている。また、ＯＳＡホルダ１７は、光レセプタクル２１に挿入されるＳＣ型の光コネクタ（ＳＣコネクタ）を把持するＳＣラッチ１７ａが一体に形成されている。
ＴＯＳＡカバー１８は、ＴＯＳＡ１５をＯＳＡホルダ１７に固定するためのものであり、ＴＯＳＡ１５の略中央部分に取付けられる。ＴＯＳＡ１５は、このＯＳＡホルダ１７とＴＯＳＡカバー１８により、その略中央部分が挟持され、光軸方向に対して垂直方向の位置決めが行われている。

回路基板１９は、ＴＯＳＡ１５／ＲＯＳＡ１６と電気信号の授受を行う電子回路（ＩＣ）を搭載している。回路基板１９とＴＯＳＡ１５及びＲＯＳＡ１６は、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）基板１９ａ，１９ｂで接続される。

ラッチ部材２０は、筐体側面から突出しホスト装置のレールと係合する上述のラッチ端２０ａが一部に形成されており、また、このラッチ端を筐体外に向けて付勢する板バネ部２０ｂが一体に形成されている。板バネ部２０ｂが外方に向けてラッチ端２０ａを押し出すことによって、光トランシーバ１のラッチ端２０ａとホスト基板上のレールとの係合状態が維持される。

次に、本発明の主要部に係る光トランシーバのＴＯＳＡ及び上筐体について、詳述する。図３は、本発明による光トランシーバのＴＯＳＡを説明する図で、図３（Ａ）はＴＯＳＡの上面図、図３（Ｂ）はその側面図である。また、図３（Ｃ）は、ＴＯＳＡにＦＰＣ基板が取付けられたときの様子を示す斜視図である。

図３に示すように、ＴＯＳＡ１５はＬＤやペルチェ素子等を内部に有する直方体形状の本体部１５ａを備える。本体部１５ａ内のペルチェ素子は、熱伝導率の高い金属などで形成される上面１５ｂ上に搭載されている。すなわち、ペルチェ素子の一方のプレートを上面１５ｂの内側に密着させ、他方のプレート上にＬＤを搭載する。ＬＤを冷却するために上記他方のプレートを降温した場合には、上面１５ｂの内側に接触している一方のプレートは昇温される。ＴＯＳＡ１５では、この熱を上面１５ｂを介して外部に放出することができる。また、ＴＯＳＡ１５の本体部１５ａの一側面である上面１５ｂに連続する内側面１５ｃは、上面１５ｂと同様に熱伝導率の高い金属等で形成されており、また、上面と熱的に連続しているので、内側面１５ｃからもペルチェ素子（すなわちＬＤ）の熱を外部に放出することができる。なお、この内側面１５ｃは、上筐体の後述する中央側壁と対向している。

このように、本体部１５ａの上面１５ｂ及び内側面１５ｃは、ペルチェ素子等の熱を放熱する放熱面として機能する。また、本体部１５ａは、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、その外側面１５ｄ及び後面１５ｅに複数のリードピン１５ｆ，１５ｇを有する。ここで内側面１５ｃとは、ＴＯＳＡが光トランシーバに搭載されたときに左右方向に位置する面（側面）であって、光トランシーバの中央側に位置する面のことをいう。また、外側面１５ｄとは、同様に左右方向に位置する面であって、光トランシーバの側部に近い面のことをいう。

外側面１５ｄ及び後面１５ｅのリードピン１５ｆ，１５ｇはともに、図３（Ｃ）に示すように、ＦＰＣ基板と接続され、このＦＰＣ基板１９ａを介して回路基板１９と電気的に接続される（図２（Ｂ）参照）。また、本体部１５ａの前面１５ｈには、光レセプタクルに挿入される光コネクタからの光を本体部１５ａに導くスリーブ１５ｉが形成されている。

図４は、本発明による光トランシーバの上筐体を説明する斜視図である。図４（Ａ）は上筐体の光トランシーバ外部側の様子を示し、図４（Ｂ）は上筐体の光トランシーバ内部側の様子を示している。上筐体１１は、例えば、ニッケルメッキを施したアルミニウム製のものであり、上述のＴＯＳＡとゲル状の熱伝導材を介して直に接触し、上部に形成された放熱機構を介してＴＯＳＡの熱を光トランシーバの外部に放出する。なお、本明細書でいうゲル状の材料とは、小さな力であっても容易に変形可能な材料のことをいい、例えば、ジェリー等の粘性の高い液体やグリース、さらには粘土状のものを含むものとする。

図４（Ａ）に示すように、上筐体１１には、光トランシーバ外部側（上側）に放熱フィン１１ａが形成されている。また、図４（Ｂ）に示すように、上筐体の光トランシーバに内部側には凹部１１ｂが形成されている。このように、光トランシーバは、上筐体１１の凹部１１ｂが形成されている側と反対の面に放熱機構（放熱フィン１１ａ）を備えている。また、凹部１１ｂの前方には鞍部１１ｃが形成されている。この上筐体１１とＴＯＳＡが光トランシーバに実装されるときは、ＴＯＳＡの本体部は凹部１１ｂ内に位置し、ＴＯＳＡのスリーブは鞍部１１ｃ上に位置する。

また、凹部１１ｂは、例えば、ＴＯＳＡの本体部の上面と対向する底面（天井壁）１１ｄ、天井壁１１ｄに連続し内側面と対向する一側壁（中央側壁）１１ｅ、外側面と対向する外側壁１１ｆ、後面と対向する後壁１１ｇの四壁から構成される。この凹部１１ｂの天井壁１１ｄと中央側壁１１ｅがＴＯＳＡの放熱面とゲル状の熱伝導材を介して接触する。

これらＴＯＳＡと上筐体とをゲル状の熱伝導材（以下、熱伝導用ゲル）を介して接触させたときの様子を、図５を用いて説明する。図５は、本発明による光トランシーバのＴＯＳＡと上筐体との接触状態を説明する図である。図５（Ａ）は、光トランシーバの構成部品のうちＦＰＣが取付けられたＴＯＳＡと上筐体（の一部）のみを示している斜視図で、図５（Ｂ）は図１（Ｂ）のＡ−Ａ断面図である。

図５（Ａ）に示すように、ＴＯＳＡ１５は、その本体部１５ａが上筐体１１の凹部１１ｂに位置し、スリーブ１５ｉが上筐体１１の鞍部１１ｃに位置するように、光トランシーバ内に搭載される。また、ＴＯＳＡ１５の内側面１５ｃの放熱面と凹部１１ｂの中央側壁１１ｅとは熱伝導用ゲル２２で熱的に接触されている。
また、図５（Ｂ）に示すように、ＴＯＳＡ１５の上面１５ｂの放熱面と上筐体１１の凹部（凹所）１１ｂの天井壁１１ｄとは、同様に熱伝導用ゲル２２で熱的に接触されている。このように、ＴＯＳＡ１５の２面の放熱面と上筐体を空気を介在させることなく接触させることにより、ＴＯＳＡ１５から多くの熱を上筐体に逃がし、上筐体に形成された放熱フィンから放熱することができる。

ＴＯＳＡ１５の本体部１５ａと凹部の間に介在する熱伝導用ゲルとしては、例えば、経年変化の少ないシリコン系樹脂材を用いることができる。このようなゲルを用いることで、ＴＯＳＡ本体部を上筐体に押し付けずに上筐体とＴＯＳＡを熱的に接触させることができるので、光トランシーバの光結合効率を損なうことなく、放熱性を高めることができる。
以上では、本発明の光トランシーバの光デバイスのうちＴＯＳＡのみを放熱可能なように構成した例で説明したが、ＲＯＳＡを同様に放熱するようにしてもよい。

本発明による光トランシーバの一例を説明する図である。 本発明による光トランシーバの一例を説明する図である。 本発明による光トランシーバのＴＯＳＡを説明する図である。 本発明による光トランシーバの上筐体を説明する図である。 本発明による光トランシーバのＴＯＳＡと上筐体との接触状態を説明する図である。

符号の説明

１…光トランシーバ、１１…上筐体、１１ａ…放熱フィン、１１ｂ…凹部、１１ｃ…鞍部、１１ｄ…天井壁、１１ｅ…中央側壁、１１ｆ…外側壁、１１ｇ…後壁、１２…下筐体、１３…カバー、１４…グリップ、１５…ＴＯＳＡ、１５ａ…本体部、１５ｂ…上面、１５ｃ…内側面、１５ｄ…外側面１５ｅ…後面、１５ｆ，１５ｇ…リードピン、１５ｈ…前面、１５ｉ…スリーブ、１６…ＲＯＳＡ、１７…ＯＳＡホルダ、１８…ＴＯＳＡカバー、１９…回路基板、１９ａ，１９ｂ…ＦＰＣ基板、２０…ラッチ部材、２０ａ…ラッチ端、２０ｂ…板バネ部、２１…光レセプタクル、２２…熱伝導ゲル。

Claims (3)

1. 直方体形状の本体部を有し、該本体部内に光素子を搭載する光デバイスと、
   前記光デバイスを搭載する筐体と、
   を有する光トランシーバであって、
   前記筐体は、その内面に底面及び該底面に連続する一側壁を有し、前記光デバイスを収納する凹部を備え、
   前記光デバイスの一側面、及び、当該側面に連続し前記一側壁と対向する他の側面、との間をゲル状の熱伝導材を介して接触させている、
   ことを特徴とする光トランシーバ。
2. 前記ゲル状の熱伝導材がシリコン系樹脂材であることを特徴とする請求項１に記載の光トランシーバ。
3. 前記筐体の前記凹部が形成されている側と反対の面に放熱機構を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の光トランシーバ。

Images