JP2009162882A - 光伝送アセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】送受信間の電磁ノイズを軽減する光伝送アセンブリを提供する。
【解決手段】上部クラッド２の片端部上面に波長λ１の光を出射する面発光素子５が実装され、コア４中には面発光素子５の発光面に臨む位置に反射面６が形成され、コア４中の反射面６に対しコア長手方向から臨むコア４中に傾斜面７が形成され、傾斜面７に対しコア長手方向から入射する波長λ１の光を透過すると共に、コア長手方向から入射する波長λ２（λ２≠λ１）の光を下部クラッド３の厚さ方向に反射する波長フィルタ８が設けられ、下部クラッド３の下面に波長フィルタ８に臨ませて受光素子９が実装された。
【選択図】図１

Description

本発明は、送受信間の電磁ノイズを軽減する光伝送アセンブリに関する。

クラッド中にコアが配線された光配線基板に発光素子や受光素子を面実装し、コアの一部に反射面を形成することにより、発光素子や受光素子とコア光軸とを光学的に結合しコア長手方向延長上の相手と光信号を送受信することができる。

従来のこの種の光伝送アセンブリは、入出力ポートにつながる共通のコアに送信光信号と受信光信号を合波して伝送するようになっている。例えば、図５、図６に示した光伝送アセンブリ５１は、クラッド５２の上面に発光素子５３と受光素子５４が面実装され、クラッド５２中には発光素子５３と受光素子５４のそれぞれの下を通るコア５５が配線されている。反射面５６は、例えば、クラッド５２の下面からコア５５にかけてダイシングなどにより逆Ｖ字状に溝を形成することにより、溝の斜面を介してコア５５とコア５５より屈折率が小さい部材（ここでは空気）が接することで形成される。

発光素子５３側のコア５５と受光素子５４側のコア５５は上面視で所定の角度で交差しており、その交差点にクラッド５２の上面からコア５５にかけて上面視でコア５５に対して所定の角度で交差させてダイシングによる角溝５７が形成され、角溝５７内に波長フィルタ５８が挿入されている。各コア５５と波長フィルタ５８とのなす角度により、送信光信号と受信光信号を合波（分離）できる。図示しない反対側の光伝送アセンブリも同様の構造になっており、両光伝送アセンブリで波長フィルタ５８の態様だけが異ならせてある。

例えば、図示した片側の光伝送アセンブリ５１では、波長１．５μｍの光を送信して波長１．３μｍの光を受信するべく、波長１．３μｍの光を反射して波長１．５μｍの光を透過する波長フィルタ５８が設置され、図示しない反対側の光伝送アセンブリでは、波長１．３μｍの光を送信して１．５μｍの光を受信するべく、波長１．５μｍの光を反射して１．３μｍの光を透過する波長フィルタが設置される。これにより、両側の光伝送アセンブリにおいて、自身が送信する光信号は自身の波長フィルタ５８を透過して相手に伝送され、相手が送信して伝送されてきた光信号は自身の波長フィルタで反射されて分岐され、受信することができる。このようにして、共通の入出力ポートにて双方向の送受信ができる。

特開２００５−９１４６０号公報 特開２００３−１３９９７９号公報

ところで、図５の光伝送アセンブリ５１は、発光素子５３と受光素子５４が共にクラッド５２上面に面実装されている。発光素子５３を駆動するドライバ６０と受光素子５４の受光信号を増幅するプリアンプ５９もクラッド上面に面実装されている。

発光素子５３の駆動電流が数十ｍＡ程度であるのに対し、受光素子５４の受信信号は数μＡ程度であり、受光信号は駆動電流に比べて３桁ほど電流が小さい。このためドライバ５８からの電磁ノイズがプリアンプ５９の動作に悪影響する。すなわち、プリアンプ５９において微弱な受信信号を数百〜数万倍の利得で増幅しようとすると、電磁ノイズの成分が同じように増幅され、信号雑音比を悪化させてしまう。

電磁ノイズを回避する最も簡単な方法は、ドライバとプリアンプ間の距離を大きくすることである。しかし、光伝送アセンブリの小型化・集積化を目指す上で、発光素子と受光素子間の距離を大きくすることは避けたい。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、送受信間の電磁ノイズを軽減する光伝送アセンブリを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、上部クラッドと下部クラッドの間にコアが配線され、上記上部クラッドの片端部上面に上記コアに発光面を臨ませて波長λ１の光を出射する面発光素子が実装され、上記コアには上記面発光素子の発光面に臨む位置にコア長手方向に傾斜させて反射面が形成され、上記反射面に対しコア長手方向から臨むコア中に上部クラッド厚さ方向又は下部クラッド厚さ方向に傾斜させて傾斜面が形成され、該傾斜面に対しコア長手方向から入射する波長λ１の光を透過すると共に上記波長λ１の光入射方向とは反対側のコア長手方向から入射する波長λ２（λ２≠λ１）の光を下部クラッドの厚さ方向に反射する波長フィルタが設けられ、上記下部クラッドの下面に上記波長フィルタに臨ませて受光素子が実装されたものである。

上記上部クラッドのコア長手方向反対端部上面に相手側受光素子が実装され、上記コアには上記相手側受光素子に臨む位置にコア長手方向に傾斜させて相手側反射面が形成され、上記相手側反射面に対しコア長手方向から臨むコア中に上部クラッド厚さ方向又は下部クラッド厚さ方向に傾斜させて相手側傾斜面が形成され、該相手側傾斜面に対しコア長手方向から入射する波長λ１の光を透過すると共に下部クラッドの厚さ方向から入射する波長λ２の光をコア長手方向に反射する相手側波長フィルタが設けられ、上記下部クラッドの下面に上記相手側波長フィルタに発光面を臨ませて相手側面発光素子が実装されてもよい。

上記上部クラッドの上面及び上記下部クラッドの下面のいずれか一方又は両方に、電気配線が設けられてもよい。

コア長手方向反対端に、他の光伝送アセンブリのコネクタ又はテープ光ファイバコネクタと嵌合可能なコネクタが取り付けられてもよい。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）送受信間の電磁ノイズを軽減することができる。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１に示されるように、本発明に係る光伝送アセンブリ１は、上部クラッド２と下部クラッド３の間にコア４が配線され、上部クラッド２の片端部（図示左側）の上面にコア４に発光面を臨ませて波長λ１の光を出射する面発光素子５が実装される。コア４中の面発光素子５の発光面に臨む位置にコア長手方向に傾斜させて反射面６が形成され、反射面６に対してコア長手方向右側の位置のコア４中に上部クラッド厚さ方向又は下部クラッド厚さ方向に傾斜させて傾斜面７が形成される。傾斜面７に対しコア長手方向左側から入射する波長λ１の光を透過し、コア長手方向右側から入射する波長λ２（λ２≠λ１）の光を下部クラッド３の厚さ方向に反射する波長フィルタ８が設けられ、下部クラッド３の下面に波長フィルタ８に臨ませて受光素子９が実装されたものである。

面発光素子５は、例えば、レーザダイオード（ＬＤ）であり、受光素子９は、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）である。

本実施形態では、光伝送アセンブリ１の反対端部（図示右側）にも素子が実装され、片端部と送受信の対になる構成を有する。すなわち、上部クラッド２のコア長手方向反対端部上面に相手側受光素子１１が実装され、コア４中の相手側受光素子１１に臨む位置にコア長手方向に傾斜させて相手側反射面１２が形成され、コア４中の相手側反射面１２に対しコア長手方向左側の位置に下部クラッド厚さ方向に傾斜させて相手側傾斜面１３が形成される。相手側傾斜面１３に対しコア長手方向左側からに入射する波長λ１の光を透過し、相手側面発光素子１５から出射され下部クラッドの厚さ方向に入射する波長λ２の光をコア長手方向左側に反射する相手側波長フィルタ１４が設けられ、下部クラッド３の下面に相手側波長フィルタ１４に発光面を臨ませて相手側面発光素子１５が実装されている。

本発明の光伝送アセンブリ１にあっては、上部クラッド２の片端部上面に実装された面発光素子５と、上部クラッド２の反対端部上面に実装された相手側受光素子１１とが、コア４を介して波長λ１の光信号をやり取りするようになっていると共に、上部クラッド２の反対端部下面に実装された相手側面発光素子１５と下部クラッド３の片端部下面に実装された受光素子９とがコア４を介して波長λ２の光信号をやり取りするようになっている。このように、本発明の光伝送アセンブリ１は、コア４からなる光伝送路を介して、波長λ１の光による伝送信号と波長λ２の光による伝送信号とを双方向に伝送するものである。一例として、波長λ１は８２０ｎｍ、波長λ２は８５０ｎｍである。

反射面６は、面発光素子５の直下に配置されて、面発光素子５の発光面から出射された波長λ１の光信号をコア４の反対端方向に反射するように、コア４の光軸に対しほぼ４５°の傾斜面となっている。また、相手側反射面１３は、相手側受光素子１１の直下に配置されて、コア４の片端方向から入射された波長λ１の光信号を相手側受光素子１１に反射するようにコア４の光軸に対してほぼ４５°の傾斜面となっている。これらの反射面６，１３は、下部クラッド３の下面からコア４と上部クラッド２の境界に至るまで逆Ｖ字状の溝を設けることによって形成される。反射面６，１３は、溝の斜面を介してコア４とコア４より屈折率が小さい部材（ここでは空気）が接することで構成される。

傾斜面７は、受光素子９の直上に配置されて、波長フィルタ８をコア４の光軸に対して所定の角度（ほぼ４５°）を有する姿勢で保持するようになっている。同様に、相手側傾斜面１３は、相手側面発光素子１５の直上に配置されて、相手側波長フィルタ１４をコア４の光軸に対して所定の角度（ほぼ４５°）を有する姿勢で保持するようになっている。これらの傾斜面７，１３は、図１のように下部クラッド３の下面からコア４と上部クラッド２の境界に至るまで逆Ｖ字状の溝を設けて下部クラッド厚さ方向に傾斜させるか、上部クラッド２の上面からコア４と下部クラッド３の境界に至るまでＶ字状の溝を設けて上部クラッド厚さ方向に傾斜させて形成される。

傾斜面７，１３を形成する逆Ｖ字状溝またはＶ字状溝には、コア４とほぼ同じ屈折率を有する樹脂からなる充填材（剤）が充填されている。

ここで図２により、波長フィルタの近傍の構造を説明しておく。図２は、図１の光伝送アセンブリ１の面発光素子１５の部分を裏返しにして拡大した斜視図である。下部クラッド３の下面に逆Ｖ字状溝２１を形成すると、両側の傾斜面２２，２３にコア４の断面２４が生じる。面発光素子１５の発光面に臨む傾斜面２２に相手側波長フィルタ１４を取り付ける。下部クラッド３の下面には電極２５が設けられており、これらの電極２５で面発光素子１５を半田固定すると共に電気配線に導通させる。図示のように、面発光素子１５からの波長λ２の出射光が相手側波長フィルタ１４で反射されてコア４の断面２４に入射可能となる。なお、図２から類推できるように、上部クラッド２の上面にＶ字状の溝を設けて傾斜面を形成すれば、上部クラッド２の上面に実装した面発光素子からの出射光をコアに反射させることができる。

図１に示されるように、上部クラッド２の片端部上面には、面発光素子５の近傍に面発光素子５に駆動電流を印加するドライバ１６が実装されている。面発光素子５とドライバ１６の個数は、それぞれ１個に限らず、２個以上いくつでもよい。上部クラッド２の反対端部上面には、相手側受光素子１１の近傍に相手側受光素子１１の受光電流を増幅するプリアンプ１７が実装されている。相手側受光素子１１とプリアンプ１７の個数は、面発光素子５の個数に対応する。

複数の面発光素子５及び相手側受光素子１１は、複数のものがアレイ状に形成されたＬＤ，ＰＤを実装し、コアもＬＤ，ＰＤと同じ数だけアレイ状に並べて形成するとよい。

下部クラッド３の片端部下面には、受光素子９の近傍に受光素子９の受光電流を増幅するプリアンプ１８が実装されている。受光素子９とプリアンプ１８の個数は、相手側面発光素子１５の個数に対応する。下部クラッド３の反対端部下面には、相手側面発光素子１５の近傍に相手側面発光素子１５に駆動電流を印加するドライバ１９が実装されている。相手側面発光素子１５とドライバ１９の個数は、１個に限らず、２個以上いくつでもよい。

上部クラッド２の上面及び下部クラッド３の下面には、それぞれ電気配線（図示せず）が設けられる。電気配線は、図示しない上位通信装置とドライバ１６及びプリアンプ１８との間の電気通信信号を伝送する信号ライン、ドライバ１６と面発光素子５間の信号ライン、受光素子９とプリアンプ１８間の信号ライン、電源・接地ライン、図示しない相手側上位通信装置とプリアンプ１７及びドライバ１９との間の電気通信信号を伝送する信号ライン、プリアンプ１７と相手側受光素子１１間の信号ライン、相手側面発光素子１５とドライバ１９間の信号ライン、相手側の電源・接地ラインなどである。また、電気配線は、光伝送アセンブリ１の片端部と反対端部との間にわたる信号ラインや電源・接地ラインであってもよい。

以下、光伝送アセンブリ１の動作を説明する。

図１に示されるように、上部クラッド２の片端部上面に実装された面発光素子５から出射された波長λ１の光信号は、上部クラッド２を厚さ方向に伝送され、反射面６で反射されて光路をほぼ９０°変えてコア４を反対端方向（図中右側）に伝送される。コア４を反対端方向に伝送される波長λ１の光信号は、波長フィルタ８を透過・直進して、さらにコア４を伝送される。光伝送アセンブリ１の反対端部では、片端部からコア４を伝送されてきた波長λ１の光信号が相手側波長フィルタ１４を透過・直進して、さらにコア４を伝送される。この波長λ１の光信号は、相手側反射面１２で反射されて上部クラッド２を厚さ方向に伝送され下部クラッド３の反対端部上面に実装された相手側受光素子１１に入射する。

一方、下部クラッド３の反対端部下面に実装された相手側面発光素子１５から出射された波長λ２の光信号は、下部クラッド３を厚さ方向に伝送され、相手側波長フィルタ１４で反射されてコア４を片端方向（図中左側）に伝送される。光伝送アセンブリ１の片端部では、反対端部からコア４を伝送されてきた波長λ２の光信号が波長フィルタ８で反射されて下部クラッド３を厚さ方向に伝送され、下部クラッド３の片端部下面に実装された受光素子９に入射する。

このとき、面発光素子５はドライバ１６からの駆動電流によって駆動され、受光素子９の受光電流はプリアンプ１８によって増幅される。面発光素子５とドライバ１６が上部クラッド２の上面に実装され、受光素子９とプリアンプ１８が下部クラッド３の下面に実装されているため、面発光素子５やドライバ１６が放射する電磁ノイズが受光素子９やプリアンプ１８に影響しにくい。同様に、相手側面発光素子１５とドライバ１９が下部クラッド３の下面に実装され、相手側受光素子１１とプリアンプ１７が上部クラッド２の上面に実装されているため、相手側面発光素子１５やドライバ１９が放射する電磁ノイズが相手側受光素子１１やプリアンプ１７に影響しにくい。

従来は、ドライバからの電磁ノイズがプリアンプの動作に悪影響するので、ドライバとプリアンプ間の距離を縮めて光伝送アセンブリの小型化・集積化を図ることが困難であったが、本発明によれば、ドライバ１６とプリアンプ１８が上面と下面に分離配置されるので、同一平面に並べて実装されるのに比べてドライバ１６とプリアンプ１８間の距離が長くなり、電磁ノイズの影響が軽減される。ドライバ１９とプリアンプ１７についても同様である。よって、電磁ノイズの影響を増大させることなくドライバとプリアンプ間の平面上の距離を縮めて光伝送アセンブリの小型化・集積化を図ることが可能となる。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。

図３に示されるように、光伝送アセンブリ３１は、コア長手方向反対端に、他の光伝送アセンブリのコネクタ又はテープ光ファイバコネクタと嵌合可能なコネクタ３２が取り付けられたものである。

光伝送アセンブリ３１の構成は、図１で説明した光伝送アセンブリ１を長手方向の途中で切って片端側のみとしたかのようなイメージで捉えることができる。つまり、図４に示されるように、上部クラッド２の片端部上面には、面発光素子５とその面発光素子５を駆動するドライバ１６が実装されている。図４には示されないが、下部クラッド３の下面に受光素子９とその受光素子９の受光信号を増幅するプリアンプ１８が実装されている。

光伝送アセンブリ３１の反対端には、コア４の断面３３が表れている。コア４の断面３３を入出力ポートと考えることができる。入出力ポートを有する反対端に図３のようにコネクタ３２を取り付けることで光伝送アセンブリ３１が構成される。

図３に示されるように、コネクタ３２は、光伝送アセンブリ３１の反対端に取り付けることが可能な差し込み口と、図示しない相手側のコネクタと嵌合可能なコネクタ嵌合口（又は突部）を有する。これに対し、相手側のコネクタは、コネクタ３２と嵌合可能なコネクタ嵌合突部（又は口）と、図示しないテープ光ファイバ又は相手側の光伝送アセンブリを挿入可能な差し込み口を有する。

テープ光ファイバは、そのクラッド径が光伝送アセンブリ３１の上下クラッド厚さと同じ複数本の光ファイバを平行に並べたものである。光伝送アセンブリ３１における複数のコア４のコア幅方向配置ピッチは、テープ光ファイバにおける光ファイバ配置ピッチと同じであるため、各コア４にそれぞれテープ光ファイバの光ファイバのコアを光結合させることができる。テープ光ファイバは、片端に光伝送アセンブリ３１のコネクタ３２と嵌合されるテープ光ファイバコネクタが取り付けられると共に、反対端にもテープ光ファイバコネクタが取り付けられる。

図示しない相手側の光伝送アセンブリは、図３、図４の光伝送アセンブリ３１とは相補的に、上部クラッドの反対端部上面に受光素子が実装され、下部クラッドの反対端部下面に面発光素子が実装されたもので、図１の光伝送アセンブリ１を長手方向の途中で切った反対端側に相当する。このように光伝送アセンブリ３１と相手側の光伝送アセンブリとをテープ光ファイバを介して接続することにより、図１の光伝送アセンブリ１を用いた場合と同様に、双方向伝送をすることができる。なお、テープ光ファイバを介さずに、光伝送アセンブリ３１と相手側の光伝送アセンブリとをコネクタで接続してもよい。

光伝送アセンブリ３１によれば、ドライバ１６とプリアンプ１８が上部クラッド２の上面と下部クラッド３の下面に分離配置されているので、送受信間の電磁ノイズを軽減することができる。

光伝送アセンブリ３１によれば、相手側の光伝送アセンブリと組み合わせることにより、図１の光伝送アセンブリ１の途中にテープ光ファイバが挿入されたのと同等な構成とすることが可能であるため、テープ光ファイバの長さを調節することで伝送距離を自由に設定することができる。

本発明の光伝送アセンブリ１，３１は、上位の通信機器と他の通信機器との間に設置して、両通信機器間の通信信号の光伝送に供することができる。また、本発明の光伝送アセンブリ１，３１は、電子機器内に設置して、ある電子回路と他の電子回路間の通信信号の光伝送に供することができる。例えば、一方の電子回路基板に光伝送アセンブリ３１を実装し、他方の電子回路基板に相手側の光伝送アセンブリを実装し、光伝送アセンブリ３１と相手側の光伝送アセンブリとをテープ光ファイバを介して接続する。これにより、電子回路基板間の光通信が可能となる。

また、光伝送アセンブリ１，３１に、コア長手方向に延びた電気配線を設けてコアによる光伝送路と並列に電気伝送路を構成してもよく、電気配線は低速信号伝送や電源供給に用い、光伝送路を高速信号伝送に用いるとよい。

また、光伝送アセンブリ１，３１の上部クラッド２の上面と下部クラッド３の下面の両方又はいずれか一方に、電磁遮蔽板（金属膜）を設けると、電磁ノイズをいっそう軽減することができる。

本発明の一実施形態を示す光伝送アセンブリの断面図である。 図１の光伝送アセンブリの波長フィルタ実装方法を説明する部分拡大斜視図である。 本発明の他の実施形態を示す光伝送アセンブリの断面図である。 図３の光伝送アセンブリの斜視図である。 従来の光伝送アセンブリの斜視図である。 従来の光伝送アセンブリの断面図である。

符号の説明

１ 光伝送アセンブリ
２ 上部クラッド
３ 下部クラッド
４ コア
５ 面発光素子
６ 反射面
７ 傾斜面
８ 波長フィルタ
９ 受光素子
１１ 相手側受光素子
１２ 相手側反射面
１３ 相手側傾斜面
１４ 相手側波長フィルタ
１５ 相手側面発光素子
１６、１９ ドライバ
１７、１８ プリアンプ

Claims (4)

1. 上部クラッドと下部クラッドの間にコアが配線され、上記上部クラッドの片端部上面に上記コアに発光面を臨ませて波長λ１の光を出射する面発光素子が実装され、上記コアには上記面発光素子の発光面に臨む位置にコア長手方向に傾斜させて反射面が形成され、上記反射面に対しコア長手方向から臨むコア中に上部クラッド厚さ方向又は下部クラッド厚さ方向に傾斜させて傾斜面が形成され、該傾斜面に対しコア長手方向から入射する波長λ１の光を透過すると共に上記波長λ１の光入射方向とは反対側のコア長手方向から入射する波長λ２（λ２≠λ１）の光を下部クラッドの厚さ方向に反射する波長フィルタが設けられ、上記下部クラッドの下面に上記波長フィルタに臨ませて受光素子が実装されたことを特徴とする光伝送アセンブリ。
2. 上記上部クラッドのコア長手方向反対端部上面に相手側受光素子が実装され、上記コアには上記相手側受光素子に臨む位置にコア長手方向に傾斜させて相手側反射面が形成され、上記相手側反射面に対しコア長手方向から臨むコア中に上部クラッド厚さ方向又は下部クラッド厚さ方向に傾斜させて相手側傾斜面が形成され、該相手側傾斜面に対しコア長手方向から入射する波長λ１の光を透過すると共に下部クラッドの厚さ方向から入射する波長λ２の光をコア長手方向に反射する相手側波長フィルタが設けられ、上記下部クラッドの下面に上記相手側波長フィルタに発光面を臨ませて相手側面発光素子が実装されたことを特徴とする請求項１記載の光伝送アセンブリ。
3. 上記上部クラッドの上面及び上記下部クラッドの下面のいずれか一方又は両方に、電気配線が設けられたことを特徴とする請求項１又は２記載の光伝送アセンブリ。
4. コア長手方向反対端に、他の光伝送アセンブリのコネクタ又はテープ光ファイバコネクタと嵌合可能なコネクタが取り付けられたことを特徴とする請求項１記載の光伝送アセンブリ。

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