JP2009258463A - 光通信モジュールおよび光学結合部被覆部材 - Google Patents
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Abstract
【課題】光通信モジュールのピグテール部分から放射されるＥＭＩノイズを抑制すること。
【解決手段】光電変換部品４２，４３の光学結合部４２ａ，４３ａを被覆する弾性被覆部材３は、所定の抵抗率を有する導電性の弾性材料からなり、その外周面の少なくとも一部が導電性のケース１の開口部１１，１２の外周に密接するとともに、その内周面が光学結合部４２ａ，４３ａに接触するよう形成されている。
【選択図】図３
【解決手段】光電変換部品４２，４３の光学結合部４２ａ，４３ａを被覆する弾性被覆部材３は、所定の抵抗率を有する導電性の弾性材料からなり、その外周面の少なくとも一部が導電性のケース１の開口部１１，１２の外周に密接するとともに、その内周面が光学結合部４２ａ，４３ａに接触するよう形成されている。
【選択図】図３
Description
本発明は、光通信モジュールおよび光学結合部被覆部材に関し、特に、ＥＭＩ（Electro Magnetic Interference：電磁妨害波）を抑制する技術に関する。
近年、光通信モジュールの光伝送速度は、２．５Ｇｂｉｔ／ｓから１０Ｇｂｉｔ／ｓへ、さらには４０Ｇｂｉｔ／ｓへと移行しているため、光通信などで使用される回路の内部クロック周波数も、数１００ＭＨｚ〜数１０ＧＨｚと高周波化している。これに伴い、ＥＭＩの周波数も数１０ＧＨｚと高周波化しており、特に、米国のＥＭＩ規格であるＦＣＣ（Federal Communications Commission）規格の上限周波数４０ＧＨｚ付近でのＥＭＩを抑制する技術の確立が急務となっている。
また、光通信モジュールの小型化に伴う実装効率向上の要請から、光電変換部品の光学結合部をケースの外に突き出す、いわゆるピグテール型の光通信モジュールが一般的になってきている。
ところが、かかるピグテール型の光通信モジュールでは、回路基板や光電変換部品で発生した電磁波やノイズ電流が、ケース外部に突出した光学結合部を経由してケース外に至り、ＥＭＩを発生させる要因になっている。
この点、たとえば特許文献１および２には、このような光通信モジュールのピグテール部分から放射されるＥＭＩを抑制するための技術が開示されている。
すなわち、特許文献１には、弾性部材で被覆された光学結合部の突出部分をさらに包み込むよう、下ケース部および上ケース部に接触するあるいはケースと一体型の金属製キャップを設けた光モジュールが開示されている。また、特許文献２には、光学結合部を電波吸収体で被覆した光モジュールが開示されている。
特開２００３−３０４２０７号公報
特開２００２−３６５４９１号公報
しかしながら、上記特許文献１に記載の光モジュールでは、弾性部材で被覆された光学結合部の突出部分から放射されるＥＭＩをその外側で遮蔽（シールド）するのみで、光学結合部に生じたノイズ電流（ノイズ磁界）を減衰する効果が得られない。このため、ケースの僅かな隙間などから電磁波が漏洩してしまうという問題がある。
また、上記特許文献２に記載の電波吸収体では、光電変換部品から発生する周波数が数１０ＧＨｚ〜４０ＧＨｚ程度のＥＭＩに対して十分な電波吸収効果が得られないだけでなく、光モジュールを構成するその他の部品から発生するＥＭＩを抑制する効果も不十分であるという問題がある。
本発明は、上記従来の課題に着目してなされたものであり、ピグテール部分から放射されるＥＭＩノイズを抑制できる光通信モジュールおよび光学結合部被覆部材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、光素子を含む本体部と、外部から挿入される光ファイバと前記光素子とを光学的に結合する光学結合部と、を有する光電変換部品と、信号伝送線路を介して前記光素子に接続される回路を搭載する回路基板と、前記光学結合部を被覆する被覆部材と、前記被覆部材に被覆された前記光学結合部を内部から外部に貫通させる開口部が形成された、前記光電変換部品と前記回路基板とを収容する導電性のケースと、を含む光通信モジュールであって、前記被覆部材は、少なくとも外周面と内周面とが所定の抵抗率を有する導電性の弾性材料からなり、該外周面の少なくとも一部が前記開口部の外周の全部または一部に密接するとともに該内周面の全部または一部が前記光学結合部に接触するよう形成されていることを特徴する。
本発明では、光学結合部を被覆する導電性の弾性材料が導電性ケースの開口部の外周に密接しているので、光電変換部品や回路基板から放射される高周波の電磁波を遮蔽することができる。また、光学結合部が所定の抵抗率を有する導電性材料で被覆されるととともにその導電性材料の少なくとも一部に接触しているので、光学結合部に生じるノイズ電流（ノイズ磁界）自体を熱消費により減衰させることもできる。このため、本発明によれば、光通信モジュールのピグテール部分（光学結合部がケースから突出している部分）から放射されるＥＭＩノイズを抑制することができる。
また、本発明の一態様では、前記光学結合部の表面は、金属で形成されている。
また、本発明の一態様では、前記弾性材料は、導電性のゴムである。
この態様では、前記弾性材料の体積抵抗率は、１０Ω・ｃｍ以下であってもよい。また、前記弾性材料は、ミラブル型シリコーンゴムであってもよい。また、前記弾性材料は、カーボンブラックを用いた導電性フィラーを含んでもよい。
また、本発明の一態様では、前記開口部の外周のうち前記被覆部材の外周面に接していない部分の長さは、２．５ｍｍ以下である。
また、本発明の一態様では、前記被覆部材の厚さは、０．５ｍｍ以上である。
また、本発明に係る被覆部材は、光素子を含む本体部と、外部から挿入される光ファイバと前記光素子とを光学的に結合する光学結合部と、を有する光電変換部品と、信号伝送線路を介して前記光素子に接続される回路を搭載する回路基板と、前記光学結合部を内部から外部に貫通させる開口部が形成された、前記光電変換部品と前記回路基板とを収容する導電性のケースと、を含む光通信モジュールにおいて、前記光学結合部を被覆する被覆部材であって、少なくとも外周面と内周面とが所定の抵抗率を有する導電性の弾性材料からなり、該外周面の少なくとも一部が前記開口部の外周の全部または一部に密接するとともに該内周面の全部または一部が前記光学結合部に接触するよう形成されていることを特徴する。
本発明によれば、光学結合部を被覆する導電性の弾性材料が導電性ケースの開口部の外周に密接しているので、光電変換部品や回路基板から放射される高周波の電磁波を遮蔽することができる。また、光学結合部が所定の抵抗率を有する導電性材料で被覆されるととともにその導電性材料の少なくとも一部に接触しているので、光学結合部に生じるノイズ電流（ノイズ磁界）自体を熱消費により減衰させることもできる。このため、光通信モジュールのピグテール部分（光学結合部がケースから突出している部分）から放射されるＥＭＩノイズを抑制することができる。
また、上ケース部および下ケース部に接触するあるいはケースと一体となった金属製キャップで光学結合部を覆う必要がないので、光ファイバが挿抜方向とは異なる方向に引っ張られた場合にも十分な曲げ半径を確保することができる。このため、光ファイバが光ファイバ貫通穴付近で折れること、光ファイバが金属製キャップに接触して光ファイバの外皮が破損すること、などを防止することができる。さらに、形状が複雑で組み立て工数のかかる金属製キャップを必要としないため、製造コストの増加を防ぐこともできる。
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る光送受信モジュールの上方斜視図である。本実施形態に係る光送受信モジュールは、図１に示すように、導電性の金属で形成された上ケース部（第１ケース部）１０および下ケース部（第２ケース部）２０をはめ合わせてなるケース１を備えている。このケース１には、外部から光ファイバ２が挿入される光学結合部（後述）とその光学結合部を被覆保護する弾性被覆部材３とをケース内部から外部に貫通させる開口部１１，１２が形成されている。
図２は、図１に示す光送受信モジュールの下ケース部２０が外された状態でのII矢視図である。図２に示すように、ケース１内には、光電変換部品４２，４３と、回路部品４１ａ〜４１ｄを搭載する回路基板４０と、が収容されている。回路部品４１ａ〜４１ｄは、、高周波信号を伝送する信号伝送線路（図示せず）を介して光電変換部品４２または４３の信号端子に接続されている。また、ケース１の開口部１１，１２には、開口部１１，１２の形状にはめ込むための溝構造を有する弾性被覆部材３が配置されている。
図３は、図１に示す光送受信モジュールのIII−III線部分断面図である。図３に示すように、光電変換部品４２，４３は、半導体レーザ素子やフォトダイオードなどの光素子を内蔵する本体部と、集光レンズやアイソレータなどを内蔵し、外部から挿入される光ファイバ２と光素子とを光学的に結合する光学結合部４２ａ，４３ａと、を有している。光学結合部４２ａ，４３ａは、表面が導体（主に金属）で形成されており、通常、円筒形または複数の円筒を組み合わせた形状をしている。
図４は、光学結合部４２ａ，４３ａを被覆する弾性被覆部材３の一例を示す斜視図である。図５は、図４に示す弾性被覆部材３の中央縦断面図である。図４および図５に示すように、弾性被覆部材３は、所定の抵抗率を有する導電性の弾性材料からなる固定部６１、溝部６２、および先端部６０を有している。また、弾性被覆部材３には、空洞６３が形成されている。
弾性被覆部材３の先端部６０は、光学結合部４２ａ，４３ａの先端部および光学結合部４２ａ，４３ａに挿入された光ファイバ２の一部を主に外部ストレスから保護するための構造である。先端部６０の厚さは、光ファイバ２に横引っ張り最大加重が印加された時でもその曲率半径が最小曲げ半径以上になるよう設計されているため、光ファイバ２の破損および光強度の劣化を防止することができる。
弾性被覆部材３の固定部６１は、弾性被覆部材３の溝部６２をケース１の開口部１１，１２にはめ込んだ際に弾性被覆部材３がケース１から脱落するのを防止するための構造である。このため、弾性被覆部材３の固定部６１は、弾性被覆部材３の脱落防止が可能であればいかなる形状でもよく、たとえば図６に示すような形状でもよい。
弾性被覆部材３の溝部６２は、ケース１の開口部１１，１２の穴径とほぼ同じ寸法あるいはそれより若干小さい寸法を有しており、溝部６２を開口部１１，１２にはめ込んだ際に溝部６２が開口部１１，１２の外周全周またはほぼ全周に密接する（電気的に接続される）よう形成されている。これにより、光電変換部品４２，４３や回路基板４０に搭載された回路部品４１ａ〜４１ｄは金属製のケース１と導電性の弾性被覆部材３とによりほぼ間隙なく覆われるようになるので、それらの部品から放射される高周波の電磁波を遮蔽することができる。
弾性被覆部材３に形成された空洞６３は、光学結合部４２ａ，４３ａとほぼ同じ寸法あるいはそれより若干小さい寸法を有しており、光学結合部４２ａ，４３ａを空洞６３に挿入した際に、光学結合部４２ａ，４３ａの外周面全面またはほぼ全面が弾性被覆部材３の内周面に接触する（電気的に接続される）よう形成されている。これにより、光学結合部４２ａ，４３ａは所定の抵抗率を有する導電性の弾性被覆材料３で接触被覆されるようになるので、光学結合部４２ａ，４３ａに生じるノイズ電流（ノイズ磁界）自体を熱消費により減衰させることができる。
なお、弾性被覆部材３を構成する材料には、導電性のゴムが好適である。たとえば、導電性ミラブル型シリコーンゴムなどが好適であり、既存のものでは導電性フィラーとしてカーボンブラックを混入した白金加硫型のミラブル型シリコーンゴム（体積抵抗率：５Ω・ｃｍ、タイプＡ硬さ：６０）が特に適している。
弾性被覆部材３として体積抵抗率５Ω・ｃｍ（導電率２０Ｓ／ｍ）の上記ミラブル型シリコーンゴムを用いると、電磁波の浸透の深さは４０ＧＨｚでは０．５６ｍｍ、１０ＧＨｚでは１．１３ｍｍとなる。このため、弾性被覆部材３の厚さが、たとえば２ｍｍ程度でも、４０ＧＨｚで３０ｄＢ以上、１０ＧＨｚで１５ｄＢ以上のシールド効果が、１ｍｍ程度でも４０ＧＨｚで２５ｄＢ以上、１０ＧＨｚで１０ｄＢ以上のシールド効果が、０．５ｍｍ程度でも４０ＧＨｚで２０ｄＢ程度、１０ＧＨｚで５ｄＢ程度のシールド効果が得られる。すなわち、弾性被覆部材３の厚さを０．５ｍｍ以上にすれば、実用上十分なシールド効果を得ることができる。
上記ミラブル型シリコーンゴムは、金属フィラーの混入もハロゲン化物の含有もないため、金属フィラーの脱落による回路の短絡や腐食、ハロゲン化物に起因する脱酸素、脱ハロゲンなどの危険性がなく、安全性や信頼性の確保、腐食耐性などの面でも特に優れている。
次に、弾性被覆部材３の溝部６２とケース１の開口部１１，１２との間に若干の隙間が生じた場合について考察する。
図７は、弾性被覆部材３の溝部６２とケース１の開口部１１，１２とが接しない部分の長さ（ここでは「隙間長さ」と称する）と、放射電界強度との関係を表すグラフである。同グラフの横軸は弾性被覆部材３の溝部６２とケース１の開口部１１，１２との間の隙間長さ（ｍｍ）、縦軸は放射電界強度（ｄＢμＶ／ｍ）である。ここでは、周波数が２．４９ＧＨｚ、９．９５ＧＨｚ、３９．８１ＧＨｚの電磁波それぞれについて実験を行った結果を示している。
同グラフに示すように、いずれの周波数（２．４９ＧＨｚ、９．９５ＧＨｚ、３９．８１ＧＨｚ）の電磁波でも、隙間長さが長くなるにつれて放射電界強度が増加し、ある隙間長さになると放射電界強度は飽和する。
米国のＥＭＩ規格であるＦＣＣ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｐａｒｔ１５ ＳｕｂｐａｒｔＢ ＣｌａｓｓＢ規格（３ｍ測定法）では、１Ｇｂｉｔ／ｓから４０Ｇｂｉｔ／ｓまでのアベレージ検波測定時の放射電界強度限界値として５３．９ｄＢμＶ／ｍが示されている。そこで、本実施形態では、この限界値に対して６ｄＢのマージンを持った４７．９ｄＢμＶ／ｍを放射電界強度の目標上限値とした。この場合、目標上限値４７．９ｄＢμＶ／ｍ以下に放射電界強度を抑えるため、弾性被覆部材３の溝部６２とケース１の開口部１１，１２との間の隙間長さはいずれの周波数でも２．５ｍｍ以下にする必要があった。すなわち、弾性被覆部材３の溝部６２とケース１の開口部１１，１２との間の隙間長さを２．５ｍｍ以下にすれば、いずれの周波数でも放射電界強度を目標上限値４７．９ｄＢμＶ／ｍ以下に抑制できることが分かった。
以上説明した光通信モジュールによれば、光学結合部４２ａ，４３ａを被覆する導電性の弾性被覆部材３が導電性のケース１の開口部１１，１２の外周に密接しているので、光電変換部品４２，４３や回路基板４０に搭載された回路部品４１ａ〜４１ｄから放射される高周波の電磁波を遮蔽することができる。また、光学結合部４２ａ，４３ａが所定の抵抗率を有する導電性の弾性被覆部材３で接触被覆されているので、光学結合部４２ａ，４３ａに生じるノイズ電流（ノイズ磁界）自体を熱消費により減衰させることもできる。このため、光送受信モジュールのピグテール部分（光学結合部４２ａ，４３ａがケース１から突出している部分）から放射されるＥＭＩノイズを十分に抑制することができる。
また、上ケース部１０および下ケース部２０に接触するあるいはケース１と一体となった金属製キャップで光学結合部４２ａ，４３ａを覆う必要がないので、光ファイバ２が挿抜方向とは異なる方向に引っ張られた場合にも十分な曲げ半径を確保することができる。このため、光ファイバ２が光ファイバ貫通穴付近で折れること、光ファイバ２が金属製キャップに接触して光ファイバの外皮が破損すること、などを防止することができる。さらに、形状が複雑で組み立て工数のかかる金属製キャップを必要としないため、製造コストの増加を防ぐこともできる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
たとえば、本発明は、発光素子および受光素子の少なくとも一方を含むピグテール型の光通信モジュール全般に適用可能である。
また、光学結合部の形状は、円筒形および複数の円筒を組み合わせた形状以外の形状であってもよい。また、光学結合部を被覆する弾性被覆部材は、上記実施形態のようにすべてが同一の導電性の弾性材料で構成されている必要はなく、少なくとも外周面と内周面とが所定の抵抗率を有する導電性の弾性材料で構成されていればよい。
１ ケース、２ 光ファイバ、３ 弾性被覆部材、１０ 上ケース部、１１，１２ ケースの開口部、２０ 下ケース部、４０ 回路基板、４１ 回路部品、４２，４３ 光電変換部品、４２ａ，４３ａ 光電変換部品の光学結合部、６０ 弾性被覆部材の先端部、６１ 弾性被覆部材の固定部、６２ 弾性被覆部材の溝部、６３ 弾性被覆部材の空洞。
Claims (9)
- 光素子を含む本体部と、外部から挿入される光ファイバと前記光素子とを光学的に結合する光学結合部と、を有する光電変換部品と、
信号伝送線路を介して前記光素子に接続される回路を搭載する回路基板と、
前記光学結合部を被覆する被覆部材と、
前記被覆部材に被覆された前記光学結合部を内部から外部に貫通させる開口部が形成された、前記光電変換部品と前記回路基板とを収容する導電性のケースと、
を含む光通信モジュールであって、
前記被覆部材は、少なくとも外周面と内周面とが所定の抵抗率を有する導電性の弾性材料からなり、該外周面の少なくとも一部が前記開口部の外周の全部または一部に密接するとともに該内周面の全部または一部が前記光学結合部に接触するよう形成されている、
ことを特徴する光通信モジュール。 - 請求項１に記載の光通信ジュールにおいて、
前記光学結合部の表面は、金属で形成されている、
ことを特徴とする光通信モジュール。 - 請求項１または２に記載の光通信モジュールにおいて、
前記弾性材料は、導電性のゴムである、
ことを特徴とする光通信モジュール。 - 請求項３に記載の光通信モジュールにおいて、
前記弾性材料の体積抵抗率は、１０Ω・ｃｍ以下である、
ことを特徴とする光通信モジュール。 - 請求項３または４に記載の光通信モジュールにおいて、
前記弾性材料は、ミラブル型シリコーンゴムである、
ことを特徴とする光通信モジュール。 - 請求項５に記載の光通信モジュールにおいて、
前記弾性材料は、カーボンブラックを用いた導電性フィラーを含む、
ことを特徴とする光通信モジュール。 - 請求項１から６のいずれかに記載の光通信モジュールにおいて、
前記開口部の外周のうち前記被覆部材の外周面に接していない部分の長さは、２．５ｍｍ以下である、
ことを特徴とする光通信モジュール。 - 請求項１から７のいずれかに記載の光通信モジュールにおいて、
前記被覆部材の厚さは、０．５ｍｍ以上である、
ことを特徴とする光通信モジュール。 - 光素子を含む本体部と、外部から挿入される光ファイバと前記光素子とを光学的に結合する光学結合部と、を有する光電変換部品と、
信号伝送線路を介して前記光素子に接続される回路を搭載する回路基板と、
前記光学結合部を内部から外部に貫通させる開口部が形成された、前記光電変換部品と前記回路基板とを収容する導電性のケースと、
を含む光通信モジュールにおいて、前記光学結合部を被覆する光学結合部被覆部材であって、
少なくとも外周面と内周面とが所定の抵抗率を有する導電性の弾性材料からなり、
該外周面の少なくとも一部が前記開口部の外周の全部または一部に密接するとともに該内周面の全部または一部が前記光学結合部に接触するよう形成されている、
ことを特徴する光学結合部被覆部材。
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