JP2010182801A

JP2010182801A - 光送受信器

Info

Publication number: JP2010182801A
Application number: JP2009023768A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Ogami; 隆幸大神; Norifumi Kobayashi; 憲文小林
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2010-08-19

Abstract

【課題】高速な電気信号に対して劣化が少なく、かつ、外部通信基板への実装面積を小さくできる光送受信器を提供する。
【解決手段】波長可変レーザモジュール２と、波長可変レーザモジュール２からの光を変調して出力する光変調器３と、入力された光信号を受光する受光素子４と、外部通信基板と電気的に接続されるコネクタ５とを備え、コネクタ５と外部通信基板とを電気的に接続して、外部通信基板に搭載される光送受信器であって、コネクタ５が設けられる長方形のベース基板６ａと、光変調器３と受光素子４を搭載する細長の延長基板６ｂとを一体形成してＬ字形の回路基板６を形成し、そのＬ字形の回路基板６の欠損部に波長可変レーザモジュール２を配置し、コネクタ５を、その接続端子が回路基板６の長手方向に沿うように形成したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、波長可変レーザモジュールを用いた光送受信器に関するものである。

従来、固定波長レーザを用いた光送受信器が知られている。この固定波長レーザを用いた光送受信器は、現在では、３００ｐｉｎ型の標準パッケージとして規格化されている。

近年、１本の光ファイバケーブルに複数の異なる波長の光信号を同時に伝搬させる波長分割多重通信（Wavelength Division Multiplex；ＷＤＭ）が一般的に用いられており、これをより高密度化した高密度波長分割多重通信（Dense Wavelength Division Multiplex；ＤＷＤＭ）も用いられるようになっている。

波長分割多重通信では、複数の波長の光信号を伝搬するため、複数の固定波長レーザが必要になる。そこで、固定波長レーザに替えて、波長選択性能を有する波長可変レーザモジュール（Integrable Tunable Laser Assembly；ＩＴＬＡ）が用いられるようになっている。

波長可変レーザモジュールは、一般に、コマンド（波長に対応するチャンネル番号）を入力すれば所望の波長の光が得られるようパッケージ化されているため、コントロール等の取り扱いが容易であり、管理コストおよび開発コストに優れるという特徴がある。

波長可変レーザモジュールを用いた光送受信器として、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、回路基板４２に波長可変レーザモジュール４３を配置し、その一側に、波長可変レーザモジュール４３からの光を変調して送信光ファイバ４４から出力する光変調器４５を搭載すると共に、その他側に、受信光ファイバ４６からの光信号を受光する受光素子４７を配置したものがある。回路基板４２および波長可変レーザモジュール４３の周囲には、これらを保護するための筐体５０が設けられている。

この光送受信器４１は、スイッチングハブやメディアコンバータなどの通信機器内に設けられる外部通信基板に搭載されるものであり、外部通信基板に嵌合するための多ピンのコネクタ４８を備える。図４（ａ）では図示していないが、波長可変レーザモジュール４３と光変調器４５とは光ファイバにより光学的に接続されている。

この光送受信器４１を用いて光信号を送信する場合、まず、外部通信基板からの電気信号を、コネクタ４８を介してＩＣ４９に入力し、このＩＣ４９で波形整形（入力データからクロックを再生し、再生したクロックを用いてデータ信号の波形を整形する）を行う。その後、波形整形した電気信号を図示しないドライバＩＣを介して光変調器４５に入力し、この光変調器４５で光信号を生成して、生成した光信号を送信光ファイバ４４に出射する。

光信号を受信する場合は、受信光ファイバ４６からの光信号を受光素子４７で受光して電気信号に変換し、その電気信号をＩＣ４９で波形整形した後、コネクタ４８を介して、外部通信基板に出力する。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。

特開２００４−２８７１８４号公報特開２００３−１３３６３１号公報

ところで、通信機器間で数Ｇｂｐｓ以上の伝送速度で通信する場合、光送受信器４１と外部通信基板間で高速の電気信号を入出力することになる。

従来、通信機器間で高速通信（例えば１０Ｇｂｐｓ）を行う場合、送信側、受信側の各ライン（高速ライン）を外部通信基板側、光送受信器４１側でそれぞれ複数本（例えば６００Ｍｂｐｓ×１６本）のライン（低速ライン）にパラレルに分割して、これら複数のラインを用いて光送受信器４１と外部通信基板間で電気信号を入出力することが行われている。

このように、送信側、受信側の各ラインを分割して、光送受信器４１と外部通信基板間で低速の電気信号を入出力するように構成することで、高速の電気信号に特有の高周波特性等の問題を回避できるメリットがある。

しかし、この場合、外部通信基板の配線パターンが煩雑となってしまい、また、高速の電気信号を分割、合成する処理が外部通信基板側と光送受信器４１側で必要となる問題がある。そのため、光送受信器４１と外部通信基板間で、高速の電気信号を一括して入出力でき、かつ、高速な電気信号に対して劣化が少ない光送受信器が望まれている。

一般に、高速な電気信号の劣化を抑制するためには、外部通信基板に形成される配線パターン（電気信号の引き出し線）は極力短いことが望ましい。

しかしながら、従来の光送受信器４１では、図５に示すように、コネクタ４８のＩＣ４９側に電気信号を入出力する接続端子が形成されるため、光送受信器４１を搭載する外部通信基板５１に形成される配線パターン５２は、コネクタ４８を迂回するよう形成しなければならない。よって、外部通信基板５１に形成される配線パターンが長くなり、高速な電気信号が劣化してしまうという問題がある。

また、波長可変レーザモジュール４３は固定波長レーザよりも容積が大きいため、波長可変レーザモジュール４３、光変調器４５、受光素子４７を並列に配置した従来の光送受信器４１では、外部通信基板５１に搭載する際の実装面積が大きくなってしまうという問題がある。外部通信基板５１には複数の光送受信器４１が搭載されるため、その搭載密度を向上させるため、光送受信器４１の実装面積は小さい方が好ましい。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、高速な電気信号に対して劣化が少なく、かつ、外部通信基板への実装面積を小さくできる光送受信器を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、波長可変レーザモジュールと、該波長可変レーザモジュールからの光を変調して出力する光変調器と、入力された光信号を受光する受光素子と、外部通信基板と電気的に接続されるコネクタとを備え、前記コネクタと前記外部通信基板とを電気的に接続して、前記外部通信基板に搭載される光送受信器であって、前記コネクタが設けられる長方形のベース基板と、前記光変調器と前記受光素子を搭載する細長の延長基板とを一体形成してＬ字形の回路基板を形成し、そのＬ字形の回路基板の欠損部に前記波長可変レーザモジュールを配置し、前記コネクタを、その接続端子が前記回路基板の長手方向に沿うように形成した光送受信器である。

前記ベース基板の前記外部通信基板側の面に前記コネクタを設け、前記延長基板の前記外部通信基板と反対側の面に前記受光素子を搭載すると共に、その前記外部通信基板側の面に前記光変調器を搭載してもよい。

前記コネクタの前記光変調器側に、入出力する電気信号の波形整形を行うクロック・データ・リカバリ用ＩＣを配置してもよい。

前記受光素子は、前記クロック・データ・リカバリ用ＩＣを介して、前記コネクタの接続端子と電気的に接続され、前記光変調器は、該光変調器を駆動するドライバＩＣおよび前記クロック・データ・リカバリ用ＩＣを介して、前記コネクタの接続端子と電気的に接続されてもよい。

前記ベース基板の前記外部通信基板と反対側の面に、前記波長可変レーザモジュール、前記光変調器、前記受光素子、および前記ドライバＩＣを制御する制御回路を設けてもよい。

前記光変調器に接続される送信光ファイバと前記受光素子に接続される受信光ファイバを、前記回路基板を挟んで平行に引き出すようにしてもよい。

本発明によれば、高速な電気信号に対して劣化が少なく、かつ、外部通信基板への実装面積を小さくできる光送受信器を提供することができる。

図１（ａ）は、本発明の光送受信器の裏面からみた概略断面図であり、図１（ｂ）はその表面からみた概略断面図、図１（ｃ）はその斜視図である。図１の光送受信器の動作を説明する図である。図１の光送受信器を外部通信基板に搭載した際の模式図であり、外部通信基板に形成する配線パターンを短くできることを説明する図である。図４（ａ）は、従来の光送受信器の概略断面図であり、図４（ｂ）はその斜視図である。図４の従来の光送受信器を外部通信基板に搭載した際の模式図であり、外部通信基板に形成する配線パターンがコネクタを迂回しなければならないことを説明する図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

本発明の光送受信器は、スイッチングハブやメディアコンバータなどの通信機器内に設けられる外部通信基板に搭載されるものであり、例えば、通信機器間で数Ｇｂｐｓ以上の高速の光通信を行うための光電変換機能を有する光送受信器（光トランシーバ）である。

図１（ａ）は、本実施形態に係る光送受信器の裏面からみた概略断面図であり、図１（ｂ）はその表面からみた概略断面図、図１（ｃ）はその斜視図である。

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、光送受信器１は、波長可変レーザモジュール（ＩＴＬＡ）２と、波長可変レーザモジュール２からの光を変調して出力する光変調器３と、入力された光信号を受光する受光素子４と、外部通信基板と電気的に接続される多ピンのコネクタ５とを主に備える。本実施形態では、光変調器３としてＬＮ（ＬｉＮｂＯ₃（ニオブ酸リチウム））変調器、受光素子４としてＡＰＤ（Avalanche Photodiode）を用いる。

光送受信器１は、長方形のベース基板６ａと、そのベース基板６ａと一体形成された細長の延長基板６ｂとからなるＬ字形の回路基板６を備える。

このベース基板６ａの裏面（外部通信基板側の面）Ｒにはコネクタ５が設けられる。また、延長基板６ｂの表面（外部通信基板と反対側の面）Ｆには、受光素子４が搭載され、その裏面Ｒには、光変調器３が搭載される。光変調器３に接続される送信光ファイバ７と受光素子４に接続される受信光ファイバ８は、回路基板６を挟んで平行に引き出すようにされる。

Ｌ字形の回路基板６の欠損部には、波長可変レーザモジュール２が配置され、全体として平面視で長方形状となるように構成される。すなわち、回路基板６は波長可変レーザモジュール２に沿うようにＬ字形に配置される。

波長可変レーザモジュール２と回路基板６とは、図示しないフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を介して電気的に接続される。図１（ａ）では図示していないが、波長可変レーザモジュール２と光変調器３とは光ファイバにより光学的に接続されている。

回路基板６および波長可変レーザモジュール２の周囲には、これらを保護するための筐体９が設けられる。筐体９としては、放熱性を向上させるため、金属など熱伝導性の高い材料からなるものを用いるとよい。回路基板６は、図示しないスペーサを介して複数箇所で筐体９に固定される。

コネクタ５は、その接続端子（図示せず）が回路基板６の長手方向（図１（ａ）では左右方向）に沿うように形成される。接続端子のうち、電気信号を入出力するためのものは、光変調器３側に形成される。

コネクタ５の光変調器３側には、コネクタ５を介して入出力する電気信号の波形整形を行うためのＩＣ（クロック・データ・リカバリ（ＣＤＲ）用ＩＣ）１０が配置される。ＩＣ１０は、コネクタ５近傍の光変調器３側に配置され、コネクタ５の接続端子（電気信号を入出力するための接続端子）と電気的に接続される。

ＩＣ１０は、図示しないスルーホールを介して受光素子４と電気的に接続される。また、ＩＣ１０は、光変調器３を駆動するドライバＩＣ１２と電気的に接続され、ドライバＩＣ１２は光変調器３と電気的に接続される。これにより、受光素子４は、ＩＣ１０を介して、コネクタ５の接続端子と電気的に接続され、光変調器３は、ドライバＩＣ１２およびＩＣ１０を介して、コネクタ５の接続端子と電気的に接続される。

ベース基板６ａの表面Ｆには、波長可変レーザモジュール２、光変調器３、受光素子４、およびドライバＩＣ１２を制御する制御回路１１が配置される。制御回路１１は、ＭＣＵ（Micro-Controller Unit）からなる。制御回路１１は、図示しないスルーホールを介してコネクタ５の接続端子と電気的に接続され、さらに、波長可変レーザモジュール２、光変調器３、受光素子４、およびドライバＩＣ１２と電気的に接続される。

図２に示すように、光送受信器１を送信に用いる場合、外部通信基板からの電気信号は、コネクタ５を介してＩＣ１０（ＣＤＲ）に入力され、ＩＣ１０で波形整形される。その後、波形整形された電気信号は、ドライバＩＣ１２を介して光変調器（ＬＮ変調器）３に入力され、光変調器３で波長可変レーザモジュール２からの光を光信号に変換させて、送信光ファイバ７から出力される。

また、光送受信器１を受信に用いる場合、受信光ファイバ８から入力された光信号は、受光素子（ＡＰＤ）４で受光されて電気信号に変換され、ＩＣ１０で波形整形された後に、コネクタ５を介して外部通信基板に出力される。

制御回路１１は、外部通信基板からの制御信号をコネクタ５を介して受信し、波長可変レーザモジュール２に波長（チャンネル番号）と出力パワーのパラメータ（コマンド）を送信する。また、制御回路１１は、外部通信基板からの制御信号に応じて、光変調器３、受光素子４、ドライバＩＣ１２を制御する。

本実施形態の作用を説明する。

本実施形態に係る光送受信器１では、コネクタ５が設けられる長方形のベース基板６ａと、光変調器３と受光素子４を搭載する細長の延長基板６ｂとを一体形成してＬ字形の回路基板６を形成し、そのＬ字形の回路基板６の欠損部に波長可変レーザモジュール２を配置し、コネクタ５を、その接続端子が回路基板６の長手方向に沿うように形成している。

コネクタ５を、その接続端子が回路基板６の長手方向に沿うように形成することで、図３に示すように、コネクタ５の電気信号を入出力する接続端子から、容易に電気信号を取り出すことが可能となる。具体的には、外部通信基板３１の配線パターン３２を、例えば、コネクタ５の電気信号を入出力する接続端子から左右反転したＬ字状に形成して、図示左側に電気信号を取り出すようにすればよい。

これにより、従来のように外部通信基板に形成する配線パターン（電気信号の引き出し線）をコネクタ５を迂回させて形成する必要がなくなり（図５参照）、配線パターンを短くすることが可能となる。よって、高速な電気信号に対して劣化が少ない光送受信器１を実現できる。

また、回路基板６をＬ字形に形成し、その欠損部に波長可変レーザモジュール２を配置し、かつ、回路基板６の表面Ｆに受光素子４、裏面Ｒに光変調器３を配置することで、光送受信器１の小型化が実現でき、図４（ａ）に示す従来の光送受信器４１と比較して、実装面積を約２／３と小さくすることが可能となる。

さらに、コネクタ５の光変調器３側にＩＣ１０を配置することで、ＩＣ１０と光変調器３間の距離が短くなり、かつ、スルーホールを介して接続される受光素子４との間の距離も短くなるので、高速な電気信号に対する劣化を抑制することができる。

また、本実施形態では、回路基板６の両面に光変調器３と受光素子４を配置し、送信光ファイバ７と受信光ファイバ８を、回路基板６を挟んで平行に引き出すようにしているため、同一箇所から送信光ファイバ７および受信光ファイバ８を光送受信器１の外部に取り出すことができ、２本の光ファイバ７，８の取り扱いが容易となる。

本発明は、上記実施形態には限定されず、当業者にとって想到し得る本明細書に説明された基本的教示の範囲に含まれる全ての変更、および代替的構成を具体化するものとして解釈されるべきである。

１光送受信器
２波長可変レーザモジュール
３光変調器
４受光素子
５コネクタ
６回路基板
６ａベース基板
６ｂ延長基板
７送信光ファイバ
８受信光ファイバ
９筐体
１０ＩＣ（クロック・データ・リカバリ用ＩＣ）
１１制御回路
１２ドライバＩＣ

Claims

波長可変レーザモジュールと、該波長可変レーザモジュールからの光を変調して出力する光変調器と、入力された光信号を受光する受光素子と、外部通信基板と電気的に接続されるコネクタとを備え、前記コネクタと前記外部通信基板とを電気的に接続して、前記外部通信基板に搭載される光送受信器であって、
前記コネクタが設けられる長方形のベース基板と、前記光変調器と前記受光素子を搭載する細長の延長基板とを一体形成してＬ字形の回路基板を形成し、そのＬ字形の回路基板の欠損部に前記波長可変レーザモジュールを配置し、前記コネクタを、その接続端子が前記回路基板の長手方向に沿うように形成したことを特徴とする光送受信器。
前記ベース基板の前記外部通信基板側の面に前記コネクタを設け、前記延長基板の前記外部通信基板と反対側の面に前記受光素子を搭載すると共に、その前記外部通信基板側の面に前記光変調器を搭載した請求項１記載の光送受信器。
前記コネクタの前記光変調器側に、入出力する電気信号の波形整形を行うクロック・データ・リカバリ用ＩＣを配置した請求項１または２記載の光送受信器。
前記受光素子は、前記クロック・データ・リカバリ用ＩＣを介して、前記コネクタの接続端子と電気的に接続され、前記光変調器は、該光変調器を駆動するドライバＩＣおよび前記クロック・データ・リカバリ用ＩＣを介して、前記コネクタの接続端子と電気的に接続される請求項３記載の光送受信器。
前記ベース基板の前記外部通信基板と反対側の面に、前記波長可変レーザモジュール、前記光変調器、前記受光素子、および前記ドライバＩＣを制御する制御回路を設けた請求項４記載の光送受信器。
前記光変調器に接続される送信光ファイバと前記受光素子に接続される受信光ファイバを、前記回路基板を挟んで平行に引き出すようにした請求項１〜５いずれかに記載の光送受信器。