JP2008249856A - 光送受信モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】電磁波放射を十分に低減できる光送受信モジュールの構成を提供する。
【解決手段】通信装置にプラグ接続可能に構成された光送受信モジュールは，前方側と後方側が開口部を有する筐体ケース３４と，前記前方側の開口部に配置された光コネクタと、光・電気変換及び電気・光変換を行う変換部と、前記変換部に接続され高周波信号処理する高周波回路基板３２とを有し，前記高周波回路基板３２の上面と下面のそれぞれと前記筐体ケース３４との間に電波吸収体５A、５Bが配置されている。
【選択図】図５Ｂ

Description

本発明は，光送受信モジュールに関し，メトロ・アクセス系ネットワーク等の高速光ネットワークにおける光送受信器に適用可能で光送受信器にプラグ接続可能な光送受信モジュールに関する。

近年，企業ネットワーク向けのギガビット・イーサネットや１０ギガビット・イーサネットを用いた広帯域専用線サービスが開始されている。一方，家庭においてもADSLやFTTHなどの高速インターネット環境が整備されつつあり，都市内通信網(メトロ・ネットワーク)のデータ転送容量は急拡大している。

かかる都市内通信網の伝送容量を拡大する技術として，１本の光ファイバに波長の異なる複数の光信号を多重して伝送する波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）伝送がある。ＷＤＭ伝送システムは，波長の数に比例した伝送容量の増大が可能であり，これまでは都市間を接続する幹線系の通信網への導入が中心であるが，近年は，都市内光通信（光メトロ・アクセス）システムへの導入も開始されている。

図１は，かかる光メトロ・アクセスネットワークシステムの構成例を説明する図である。

光メトロ・アクセスネットワークシステム１００は，リング状の光伝送路１０１に複数のフォトニックゲートウエイ（＃１〜＃ｍ）が配置され，それぞれのフォトニックゲートウエイ（＃１〜＃ｍ）は，光信号の挿入・分岐機能を有している。

図１に示す例では，光伝送路１０１上に複数の光波長λ1〜λｎの波長多重化光信号が伝送される。さらに，図１において，フォトニックゲートウエイ＃１から波長λiの光信号が挿入され，フォトニックゲートウエイ＃３において分岐される。同様にフォトニックゲートウエイ＃（ｍ-1）から波長λjの光信号が挿入され，フォトニックゲートウエイ＃ｍにおいて分岐される様子が示されている。

また，それぞれのフォトニックゲートウエイ（＃１〜＃ｍ）１には，代表としてフォトニックゲートウエイ（＃１）に示すように，Ｇbitイーサネットあるいは１０Ｇbitイーサネット１０２を通して企業，家庭等のクライアント端末１０３Ａ〜１０３Ｃが接続される。

図２は，フォトニックゲートウエイ（＃１〜＃ｍ）の中心機能ユニットとなる光送受信モジュール１の構成例ブロック図である。

光伝送路１０１から入射した光波長多重信号は，分岐部１０で分波器１２Ａの方向と通過する方向に分岐する。分岐部１０で分岐された光波長多重信号は，分波器１２Ａで波長毎に分波され，次いで，波長可変フィルタ１２に設定された選択波長に該当する波長の光信号が抽出され，受信器Ｒｘに送られ，電気信号に変換されて処理される。

一方，送信器Ｔｘで生成された信号は，電気・光変換部１３で光信号に変換され，合波部１１において，通過波長信号と合波され，光伝送路１０１に送出される。

上記のごとき光メトロ・アクセスネットワークシステムにおいては，更なる高速化に伴い，小型，低コストな業界標準型１０Ｇbit/sの光送受信モジュールの開発が進められている。このような情勢の中で，外形/固定方法／仕様を共通化することにより，種々の伝送サービスベンダーにより共通構成の光送受信モジュールが使用でき，供給面／コスト面において，ユーザーのリスク回避が可能となる。

このような考えの下，ＭＳＡ（Multi-Source Agreement）規格が制定され，この規格を満たすモジュールの中でも，ＸＦＰ（１０ Gigabit Small Form-factor Pluggable Transceiver）モジュール即ち，１０ ギガビット（Gigabit）対応の通信装置にプラグ接続可能な小型の光送受信モジュールが，普及進展している。

すなわち，一般に通信装置は１つのユニットに多くのモジュールの実装を可能にするため，小型化だけでなく，回線の増設の際に容易に対応できるように，プラガブル化（プラグ接続可能）により，一般回線が直接に接続される場所（例えば通信装置正面）に実装されるようになってきている。

かかる事由から通信装置として要求されるＥＭＩ（Electromagnetic Interference:電波干渉），ＥＳＤ（Electrostatic Discharge:静電放電）等の条件を満たす必要がある。したがって，通信装置に組み込まれる光送受信モジュールも当然，ＥＭＩ及びＥＳＤの規格を満足させる必要がある。

ＥＭＩ（Electromagnetic Interference:電波干渉），ＥＳＤ（Electrostatic Discharge:静電放電）等の条件を満たすために，不要電波放射を遮蔽する構成が提案されている。

例えば，特許文献１に記載の発明では，衛星放送受信等の信号の送受信機において，ＬＮＢ基板の局部発振回路からの不要な信号（電波）遮蔽するために，電波吸収体を局部発振回路の近傍に配置して，ＬＮＢカバーをアルミニウム等のダイキャストとする代わりに合成樹脂製とすることが提案されている。

また，特許文献２に記載の発明は，誤動作の少ない半導体パッケージであって，密閉容器に電波吸収体を介して固定された光受信モジュールの構成を提示している。
特開平９−２７０５９２号公報 特開２００５−５０９７４号公報

ここで，電磁波放射は，電磁波発信源の時間変化によって放射される。よって，高周波信号を伝送させると当然電磁波発生源の時間変化が激しくなるので，電磁放射も強くなる。よって，１０Ｇbit/sの高速伝送は，電磁波放射は大きくなることが予想される。

図３は，一例としての光送受信モジュール１の側断面を示す図である。図４は，図３に対応して機能を説明する図である。

前方開口部２０側に図示しない光ケーブルが矢印Ａ方向に挿入され，光コネクタ２１（２２）にリンクされる。光コネクタ２１（２２）は，それぞれ，後に平面図により理解できるように，光分割多重信号が入力される側の光ケーブル用の光コネクタと，出力される側の光ケーブル用の光コネクタである。

光送受信モジュール１内部には，分波部１０，合波部１１，分波器１２Ａ，波長可変フィルタ１２，光・電気変換部及び電気・光変換部１３を含む変換モジュール２３を有している。

回路基板として，低周波号処理回路が搭載される低周波回路基板３１と，高周波号処理回路が搭載される高周波回路基板３２を有している。高周波回路基板３２は，変換モジュール２３に接続され，複数の電極端子３３が形成されている側が通信装置に挿入されて，通信装置のマザーボート４に接続される。

かかる構成の光送受信モジュール１において，前記高周波回路基板３２に搭載される高周波信号処理回路により１０Ｇbit/s等の高周波信号処理を行う場合，前記の通り電磁波放射量が多くなり，ノイズの原因となる。特に，電磁波放射は，主に光送受信モジュール１の筐体後方開口部３０から回折効果によって広がり，更にモジュールを装着するケース３４とモジュール間の隙間２４を伝わり，装置前方開口部２０から放射される。

したがって，本発明の目的は，かかる電磁波放射を十分に低減できる光送受信モジュールの構成を提供することにある。

上記の課題を達成するための本発明の第１の側面は，通信装置にプラグ接続可能な光送受信モジュールであって， 前方側と後方側が開口部を有する筐体ケースと，前記前方側の開口部に配置された光コネクタと，前記光コネクタに接続される光伝送路から入力される波長分割多重された光信号を電気信号に変換する光・電気変換部と，前記光・電気変換部により変換された電気信号を高周波信号処理する高周波回路基板を有している。

さらに，前記後方側の開口部において，前記高周波回路基板の接続端子と通信装置のマザーボードとがプラグ接続可能に構成され，前記高周波回路基板の上面と下面のそれぞれと前記筐体ケースとの間に電波吸収体が配置されている。

かかる構成により，電磁波放射を十分に低減できる光送受信モジュールが得られる。

さらに，光伝送路に接続され，光波長分割多重信号の分岐・挿入を行う構成として，通信装置にプラグ接続可能な光送受信モジュールであって，前方側と後方側に開口部を有する筐体ケースと，前記前方側の開口部に配置された一対のコネクタと，前記一対のコネクタの一方側のコネクタに光伝送路から入力された波長分割多重化された光信号を電気信号に変換する光・電気変換部と，前記一対のコネクタの他方側のコネクタに出力され，前記光伝送路の送出される光信号を電気信号から変換する電気・光変換部と，前記光・電気変換部と電気・光変換部に接続され，高周波信号処理する高周波回路基板を有し，前記後方側の開口部において，前記高周波回路基板の接続端子と通信装置のマザーボードとがプラグ接続可能に構成され，前記高周波回路基板の上面と下面のそれぞれと前記筐体ケースとの間に電波吸収体が配置されていることを特徴とする。

さらに特徴として，前記電波吸収体が，透磁率型の電波吸収体であることを特徴とする。これにより，高周波信号処理回路からの電波放射に対する効果的な吸収が得られる。

以下に本発明の実施例を図面に従い説明する。

図５Ａは，本発明の一実施例を示す光送受信モジュール１の平面図，図５Ｂは，図５ＡのＡ線に沿う横断面図である。

光送受信モジュール１の筐体ケース３４は，前方側と後方側に開口部２０，３０を有している。

前方側の開口部２０に一対のコネクタ２１，２２を有している。コネクタ２１には，光伝送路１０１が接続され，光波長分割多重化信号が入力される。一方，コネクタ２１から光伝送路１０１に光波長分割多重化信号が送出される。

変換部２３に前記一対のコネクタの一方側のコネクタ２１に光伝送路１０１から入力された波長分割多重化された光信号を電気信号に変換する光・電気変換部と，他方側のコネクタ２２に出力され，前記光伝送路１０１の送出される光信号を電気信号から変換する電気・光変換部を有している。

前記光・電気変換部と電気・光変換部を有する変換部２３に接続され，高周波信号処理する高周波回路基板３２を有している。

さらに，後方側の開口部３０において，前記高周波回路基板３２の接続端子３３と通信装置のマザーボードとがプラグ接続可能に構成されている。

さらに特徴として，前記高周波回路基板３２の上面と下面のそれぞれと前記筐体ケース３４との間に電波吸収体５Ａ，５Ｂが配置されている，
すなわち，図５Ａ，図５Ｂにおいて，実施例として，高周波回路基板３２から放射した放射ノイズを吸収する電波吸収体５Ａ，５Ｂは，筐体ケース３４の上面と仮面の隙間２４を埋めるように配置する。この隙間２４がなくなることが重要である。

ここで，使用される電波吸収体５Ａ，５Ｂは，次の点を考慮して選定される。

すなわち，図６Ａ，図６Ｂは，電磁波の発生について説明する図である。電磁波は電界磁界のそれぞれが，発生の起源となる。電界→磁界→電界→磁界→・・・と発生を繰り返しながら，電磁波は伝播していく。

そこで，最初が磁界から始まるか，電界から始まるかにより，電波吸収体の選択方法が決められる。高周波回路では発生源は磁界発生源として考えると効果的に電磁波を熱に変換できる。図６Ａは，電界（Ｅ）から始まる電磁波の発生するタイプを説明する図であり，図６Ｂは，磁界（Ｈ）から始まる電磁波の発生するタイプを説明する図である。高周波回路では発生源は，磁界発生源として考えると効果的に電磁波を熱に変換できる。

したがって，電波吸収体５Ａ，５Ｂは，透磁率型の電波吸収体を使うことが望ましい。
電波吸収体５Ａ，５Ｂは，透磁率μ₀と比透磁率μ”を用いて，下記式の磁界エネルギーＰ_μ，
Ｐ_μ=(1/2)ωμ₀μ”｜Ｈ｜^２ （１）
を熱に変換することになる。

(1)式からわかるように，非透磁率μ”が大きいものを選択することが望ましい。しかし実際のところ，特にＧＨzオーダーの高周波数になると，非透磁率が十分大きいものはなかなか存在しない。また，上記に挙げたように電波吸収体は電磁エネルギーを熱に変換するものであるから，熱を十分に蓄えることができ（熱容量），さらに溜め込んだ熱を効率よく逃がす（熱伝導率）ことができるものが望ましい。

しかし，これらの条件をすべて満足させる物質で電波吸収体を作ることが難しいことから，現存する電波吸収体の配置方法を工夫することにより，ＥＭＩ対策をすることになる。

図８Ａ，図８Ｂから図１０Ａ，図１０Ｂは調査した電波吸収体のレイアウトパターンを示したものである。５Ａは高周波回路３２側，５Ｂは低周波回路３１側に配置される電波吸収体である。高周波側の電磁波放出が支配的になるのは，電磁波発生のメカニズム的にも明らかである。よって，図１０Ａ，図１０Ｂのように主たる電磁波発生源の近くである高周波回路３２側に電波吸収体を配置せず，低周波回路３１側のみに電波吸収体を配置する方法では，ＥＭＩ対策の効果は期待できない。

図８Ａ，図８Ｂ及び図９Ａ，図９Ｂは，低周波側の電波吸収体のレイアウトが異なるものである。高周波回路３２側での電磁放射は基板内のベタグランドの周辺部に流れる電流が発生源となる放射が支配的となると考えられる。この放射は高周波回路３２の周辺部から放射される。これらの現象は電磁波発生の元となる電子が，導体の角の部分に集まる性質を起因とするものである。これはエッジ効果と呼ばれる現象であり，良く知られた性質である。

よって，横断面概略図を示す図１１のようにエッジから放射される電磁波６を抑えるために筐体３４と回路基板３１，３２の隙間に電波吸収体５Ａ，５Ｂの配置が望ましいと考えられる。しかし，それだけでは熱容量が十分確保できないことから，広めに確保する必要がある。そこで，図８Ａおよび図９Ａはエッジからの電波放射の熱変換と変換された熱エネルギーの逃がし場所を考慮したものとなっている。図８Ｂおよび図９Ｂは，図１１に示したエッジから放射する電磁波の低周波回路３１側に潜りこむ指向性を考慮するか否かを確認するものである。

上記に例を挙げてきたことについて実験で検証したものが図７Ａ，図７Ｂに示すデータとなる。ＥＭＩ測定では，Ｈ偏波，Ｖ偏波の両方を測定することにより，任意の偏波が来ても問題ないことを確認する必要がある。

例えば，Ｈ偏波が問題なくても，Ｖ偏波で問題ありとなった場合には，不合格である。また，測定結果は±３dμＶ／ｍ程度のばらつきがあり，このばらつきを見込んで，基準値（今回は９ｄBμV/m）をクリアしなくてはならない。すると，タイプ３は上記に挙げた内容を十分証明できる結果となっていて，失格であり，タイプ１及びタイプ２は合格ということになる。つまり，低周波回路３１側にもぐりこむ量は少なかったということになるが，偏波無依存性を考慮すると，タイプ１が望ましいということになる。

上記の通り，電波吸収体を図８Ａ，８Ｂの態様で形成した例では，VCCI規格（情報処理装置等電波障害自主規制）に基づき１ｍ法でのＥＭＩ測定を行った結果，１０μV/m以上の改善を得ることができた。

光メトロ・アクセスネットワークシステムの構成例を説明する図である。 フォトニックゲートウエイ（＃１〜＃ｍ）の中心機能ユニットとなる光送受信モジュール１の構成例ブロック図である。 一例としての光送受信モジュール１の側断面を示す図である。図４は，図３に対応して機能を説明する図である。 図３に対応して機能を説明する図である。 本発明の一実施例を示す光送受信モジュール１の平面図である。 図５ＡのＡ線に沿う横断面図である。 電界（Ｅ）から始まる電磁波の発生するタイプを説明する図である。 磁界（Ｈ）から始まる電磁波の発生するタイプを説明する図である。 電波吸収体５Ａ，５Ｂの形態として，３つタイプ１〜３を作成し，比較した電波吸収体の効果を示す電波放射ノイズを示すテーブルである。 図７Ａに示すテーブルの測定値をグラフに表した図である。 タイプ１の電波吸収体の形成例であり，その上側面を示す図である。 タイプ１の電波吸収体の形成例であり，その下側面を示す図である。 タイプ２の電波吸収体の形成例であり，その上側面を示す図である。 タイプ２の電波吸収体の形成例であり，その下側面を示す図である。 タイプ３の電波吸収体の形成例であり，その上側面を示す図である。 タイプ３の電波吸収体の形成例であり，その下側面を示す図である。 横断面概略を示す図である。

符号の説明

１００ 光メトロ・アクセスネットワークシステム
１０１ リング状の光伝送路
１０２ イーサネット
１０３Ａ〜１０３Ｃ クライアント端末
１ 光送受信モジュール
１０ 分岐部
１１ 合波部
１２Ａ 分波器
１２ 波長可変フィルタ
１３ 電気・光変換部
２０ 前方開口部
３０ 後方開口部
５Ａ，５Ｂ 電波吸収体
３１ 低周波回路
３２ 高周波回路

Claims (3)

1. 通信装置にプラグ接続可能な光送受信モジュールであって，
   前方側と後方側が開口部を有する筐体ケースと，
   前記前方側の開口部に配置された光コネクタと，
   前記光コネクタに接続される光伝送路から入力される波長分割多重された光信号を電気信号に変換する光・電気変換部と，
   前記光・電気変換部により変換された電気信号を高周波信号処理する高周波回路基板を有し，
   前記後方側の開口部において，前記高周波回路基板の接続端子と通信装置のマザーボードとがプラグ接続可能に構成され，
   前記高周波回路基板の上面と下面のそれぞれと前記筐体ケースとの間に電波吸収体が配置されている，
   ことを特徴とする光送受信モジュール。
2. 通信装置にプラグ接続可能な光送受信モジュールであって，
   前方側と後方側に開口部を有する筐体ケースと，
   前記前方側の開口部に配置された一対のコネクタと，
   前記一対のコネクタの一方側のコネクタに光伝送路から入力された波長分割多重化された光信号を電気信号に変換する光・電気変換部と，
   前記一対のコネクタの他方側のコネクタに出力され，前記光伝送路の送出される光信号を電気信号から変換する電気・光変換部と，
   前記光・電気変換部と電気・光変換部に接続され，高周波信号処理する高周波回路基板を有し，
   前記後方側の開口部において，前記高周波回路基板の接続端子と通信装置のマザーボードとがプラグ接続可能に構成され，
   前記高周波回路基板の上面と下面のそれぞれと前記筐体ケースとの間に電波吸収体が配置されている，
   ことを特徴とする光送受信モジュール。
3. 請求項１又は２において，
   前記電波吸収体が，透磁率型の電波吸収体であることを特徴とする光送受信モジュール。

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