JP2010212154A - 光通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホスト装置に対して光トランシーバを高密度で搭載することが可能な光通信装置を提供する。
【解決手段】光通信用の光モジュール、光ファイバ結合部、部品実装回路基板、ホスト装置との通信回路接続のための電気コネクタを備えたプラガブル光トランシーバ１３を、ホスト装置に挿抜可能に装着する光通信装置である。ホスト側電気コネクタ１５は、その端子配列方向がホスト装置の載置面に平行なホスト基板１２に対して垂直になるように配設され、プラガブル光トランシーバ１３は、ホスト基板１２に垂直な縦方向で挿入されて、光トランシーバ側電気コネクタがホスト装置側電気コネクタに接続されるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、光信号の送受信に用いられるプラガブル光トランシーバ等を挿抜可能に装着してなる光通信装置に関する。

プラガブル光トランシーバは、電気信号を光信号に変換して送信する送信用光モジュール（ＴＯＳＡ：Transmitter Optical Sub Assembly）、光信号を受信して電気信号に変換する受信用光モジュール（ＲＯＳＡ：Receiver Optical Sub Assembly）を備える。また、これらの光モジュールを光ファイバに接続するためのレセプタクル部、ＴＯＳＡ、ＲＯＳＡを駆動、制御するための回路部品を実装する回路基板、ホスト装置の制御回路に接続して通信を行なうための電気コネクタ等を備えている。

プラガブル光トランシーバ（以下、光トランシーバという）の機能を実現するための回路部品の実装は、光トランシーバ内に搭載される平面状の回路基板を用いて実施される。平面状の回路基板上での電気配線は、インピーダンスを整合しやすく、信号の高速伝送に必要とされる高周波信号の伝達に有利である。このため、光トランシーバの電源線、送信信号線、受信信号線、その他の制御信号線や、これらの配線に接続される端子も平面状の回路基板上に形成される。電気接続用の端子は、通常、光トランシーバの後方で回路基板のエッジ部分に列状に設けられて、ホスト装置側に設けられた電気コネクタの端子と、着脱可能に接続される。

ホスト装置は、例えば、図５に示すように、通常、水平な載置台面に横置きされて使用され、ホスト装置１内の回路基板２（ホスト基板）は、その載置面に平行（水平）に配置される形態のものが主流となっている（例えば、特許文献１，２参照）。一方、ホスト装置１に装着される光トランシーバ３は、その回路基板４がホスト装置１のホスト基板２に対して平行に挿入され、ホスト基板２上に平行に配設された電気コネクタ５に、光トランシーバ３の回路基板エッジに形成された端子４ａとが接続される。すなわち、光トランシーバ３は、光トランシーバ内の平面状の回路基板４とホスト基板５とが、互いに平行な状態でホスト装置１に装着される。なお、光トランシーバ３は、ホスト基板２上に設けられたケージ６により挿入が案内される。

米国特許第６８１６３７６号明細書 米国特許第６９８０４３７号明細書

上記のホスト装置１は、業界標準により、装置の高さ、幅、奥行き寸法等が規定されていて、この寸法サイズで光トランシーバを何個装着できるかによって、光通信装置としての伝送容量が決まり、光通信装置のスルートップ（情報処理の処理速度や処理能力）を評価する要因にもなっている。また、光トランシーバ３は、接続される光コネクタやＴＯＳＡ・ＲＯＳＡの寸法、内蔵の回路基板の幅寸法等により決まり、光トランシーバの筐体を含む外形は通常、前記回路基板の幅方向の横幅寸法が、回路基板の面方向の高さ寸法より大きい、長方形状の断面となる。

特許文献１，２に開示のように、光トランシーバ３は、ホスト装置１に対して電気コネクタを介して電気接続するため、光トランシーバ３の上下平面３ａがホスト基板に対して平行になるように装着される。そして、スルートップ改善のため、多数の光トランシーバをホスト装置に搭載する場合にも、横一列に並ぶように装着される。このため、光トランシーバ３の搭載個数は、ホスト装置１の横幅寸法と光トランシーバ３の横幅寸法で制限され、スルートップを大きく改善しようとしても、その制約により高密度の搭載は難しかった。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、ホスト装置に対して光トランシーバを高密度で搭載することが可能な光通信装置の提供を目的とする。

本発明による光通信装置は、光通信用の光モジュール、光ファイバ結合部、部品実装回路基板、ホスト装置との通信回路接続のための電気コネクタを備えたプラガブル光トランシーバを、ホスト装置に挿抜可能に装着する光通信装置である。ホスト側電気コネクタは、その端子配列方向がホスト装置の載置面に平行なホスト基板に対して垂直になるように配設され、プラガブル光トランシーバは、ホスト基板に垂直な縦方向で挿入されて、光トランシーバ側電気コネクタがホスト装置側電気コネクタに接続されるように構成されている。

また、光トランシーバ側電気コネクタの端子は、部品搭載基板の後方エッジ部の両面に形成され、一方の面側の端子列を送信用、他方の面側の端子列を受信用とすることができる。送受信用の端子列は、ホスト基板に近い側から信号用、電源用、グランド用の順で配置されていることが好ましい。また、ホスト側電気コネクタの端子は、ホスト基板の面から垂直に延び、その上端で部品実装回路基板方向に屈曲され、その先端に光トランシーバ側電気コネクタの端子と接触する接点部を有する形状とされる。

本発明の光通信装置によれば、複数の光トランシーバをホスト装置のホスト基板に対して垂直にして装着することができ、ホスト基板の面方向に高密度で搭載することができ、スルートップを大幅に向上させることが可能となる。

本発明の概略を説明する図である。 本発明による光通信装置の構成例を説明する図である。 本発明による光通信装置の電気コネクタ部の接続形態を示す図である。 本発明による他の光通信装置の構成例を説明する図である。 従来技術を説明する図である。

図１は、本発明の概略を説明する図で、従来の光トランシーバの装着状態と本発明による光トランシーバの装着状態とを、並列させて示したものである。図中、１１はホスト装置、１２はホスト基板、３，１３は光トランシーバ、３ａ，１３ａは光トランシーバの上下平面、３ｂ，１３ｂは光トランシーバのレセプタクル部、６，１６はケージ、７，１７は光コネクタ、８，１８は光ケーブルを示す。

ホスト装置１１のホスト基板１２は、図５で説明したのと同様に、装置筐体（図示省略）の底壁等に設置され、ホスト装置の載置台面（図示省略）等に対して平行に設けられる。図１の左側は、従来の光トランシーバ３の装着形態を示し、光トランシーバ３の上下平面３ａがホスト基板１２に対して平行（横型）に、ケージ６等を用いてホスト装置１１内に装着される。光トランシーバ３のレセプタクル部３ｂは、ホスト装置１の前面から外部に露出していて、このレセプタクル部３ｂには光ケーブル８の端部に設けられた光コネクタ７が着脱可能に挿着される。

ホスト基板１２に配設された電気コネクタと光トランシーバ３との電気コネクタとの接続は、図１では明示されていないが図４で説明したのと同様に、光トランシーバ３の挿入された最終押し込み位置で、ホスト基板１２の面に平行に配列された端子列同士の接続で形成される。なお、光トランシーバ３は、ホスト基板１２上に取り付けられたケージ６をガイドに挿抜されるが、ケージ６を備えていない場合は、別途、光トランシーバ３を挿抜するための案内レールのようなガイド手段が設けられる。

本発明による光トランシーバ１３の装着状態は、図１の右側に示すように、光トランシーバ１３の上下平面１３ａがホスト基板１２に対して垂直（縦型）になるように、ケージ１６等を用いてホスト装置１１内に装着される。光トランシーバ１３のレセプタクル部１３ｂは、ホスト装置１１の前面から外部に露出していて、このレセプタクル部１３ｂには光ケーブル１８の端部に設けられた光コネクタ１７が着脱可能に挿着される。図から明らかなように、従来の光トランシーバ３の装着状態（横型配列）と本発明による光トランシーバ１３の装着状態（縦型配列）を比べると、本発明による縦型配列は、光トランシーバを高密度で搭載することができる。

図２および図３は、本発明による光トランシーバ１３の装着状態（縦型配列）を実現するための一例を説明する図で、図２はケージを有しないあるいは省略した状態を示す図、図３は電気コネクタの端子列による接続形態を示す図である。図中、１４は光トランシーバの回路基板、１５はホスト装置側の電気コネクタ、２０はコネクタ端子、２０ａは接続部、２０ｂは接点部、２０ｃはリード部、２０ｄは接点アーム部、２１，２１ａ〜２１ｃは光トランシーバ側電気コネクタの端子を示す。その他の符号は、図１で用いたのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。

光トランシーバ１３がホスト基板１２に対して垂直（縦型）になるように装着するには、図２に示すように、ホスト装置側の電気コネクタ１５のコネクタ端子２０を、ホスト基板１２に対して直交する方向に列状に配列することとなる。すなわち、ホスト装置側の電気コネクタ１５は、ホスト基板１２に平行ではなく垂直に配設する。これは、光トランシーバ１３側電気コネクタの端子２１が、光トランシーバ１３の上下平面１３ａに平行に搭載される回路基板１４の後方エッジ部分に列状に形成されていることによる。

ホスト装置側の電気コネクタ１５をホスト基板１２に垂直に配設する場合、そのコネクタ端子２０は、ホスト基板１２の導体部に接続固定される接続部２０ａと、この接続部２０ａと配列方向が９０°異なり、光トランシーバ側の端子２１と着脱可能に接触する接点部２０ｂを備える形状とされる。接点部２０ｂは、上記の端子２１との接触端を傾斜または丸めて、摺動接触がスムーズになるようにされる。また、コネクタ端子２０は、ホスト基板１２から直線状に延びるリード部２０ｃと光トランシーバ方向に向かって延びる接点アーム部２０ｄを有するＬ字状とされる。

電気コネクタ１５には、複数のコネクタ端子２０が列状に配設されるが、互いに電気的に絶縁され、且つ、所定の端子間隔で配列されるように、上記のリード部２０ｃと接点アーム部２０ｄの長さが順次異なる寸法とされる。リード部２０ｃの端部は接続部２０ａとされ、電気コネクタ１５の一方に端部側から列状に露出して、ホストト基板１２の導電部に接続され、電気的および機械的に接続が固定される。

接点アーム部２０ｄの端部には、側方に膨出するように接点部２０ｂが設けられ、この接点部２０ｂは、光トランシーバ１３の回路基板１４の後方エッジに設けられた端子２１と摺動接触して電気接続を形成する。接点アーム部２０ｄは、接点部２０ｂと光トランシーバの端子２１との摺動接触の際に、弾性的作用して光トランシーバ１３の挿抜力を低減し、端子の損傷を低減する。

光トランシーバ１３の回路基板１４の後方エッジに設けられる端子２１は、回路基板１４の配線導体の形成時に、同時に形成され、回路基板１４の片面または両面に設けることができる。回路基板１４の両面に配線導体を形成する場合、その配線形態にもよるが、受信用回路の端子列と送信用の端子列を、回路基板１４の両面に分けて形成するようにしてもよい。これにより、受信信号と送信信号との間でのクロストークを低減することができる。この場合、ホスト装置側のコネクタ端子２０は２列で形成する。

また、電気コネクタには、信号用端子、電源用端子、グランド用端子等が含まれるが、装置の活線状態での着脱に対しては、先ず、グランド用端子を接続して光トランシーバを接地し、安全をはかる。次いで、電源用端子が接続され、最後に信号用端子が接続されるのが好ましい。したがって、光トランシーバ１３側の電気コネクタの端子２１は、グランド用端子２１ａ、電源用端子２１ｂ、信号用端子２１ｃに分けられる場合、これらの接続時点が異なるように、回路基板１４の後方エッジとの端部距離が異なるように形成する。

例えば、グランド用端子２１ａは、、回路基板１４の後方エッジ際まで延びるように形成し、電源用端子２１ｂは、回路基板１４の後方エッジより多少後退した位置に形成し、信号用端子２１ｃは、電源用端子よりさらに後退した位置に形成する。また、回路基板１４側の端子だけでなく、ホスト装置側の電気コネクタ１５において、接点アーム２０ｄの接点部２０ｂの位置を変えて、電気コネクタの端子２１との接触位置関係を変えるようにしてもよい。

図３は、上述した端子列の光トランシーバ１３をホスト装置側の電気コネクタ１５に挿入するときの端子間の電気接触状態を示している。先ず、光トランシーバ１３の挿入初期は、図３（Ａ）に示すように、グランド用の端子２１ａのみが電気的に接触して接地系の接続を行なう。続いて、図３（Ｂ）に示すように、電源用の端子２１ｂが電気的に接触して、光トランシーバ１３の電源系の接続が形成され、光トランシーバ１３に電源が供給される。この後、図３（Ｃ）に示すように、信号用の端子２１ｃが接続され光トランシーバ１３の電気接続と装着が終了する。

本発明のように、ホスト装置側の電気コネクタをホスト基板１２に垂直に配設することにより、ホスト基板に近い側（下側に位置）のコネクタ端子と、遠い側（上側の位置）のコネクタ端子では導体長が異なる。特に、送信データ、受信データを差動信号（正相信号／逆相信号）を用いてデータの送受を行なう場合は、導体長が異なると正しい送受信が行なえなくなる恐れがある。この場合、電気コネクタ内での導体の等長化は難しいので、ホスト基板１２上の配線導体で行なうことが望ましい。

また、コネクタ端子２０の導体長が長くなると、高周波信号に対するインピーダンスが大きくなり、損失が増加する。このため、高周波信号を扱う信号線については、コネクタ端子の導体長をできるだけ短いものを用いて、接続するのが好ましい。このため、送信用および受信用の信号線で高周波信号を扱う信号線の接続は、複数のコネクタ端子２０の端子列うちで、ホスト基板１２側に近いコネクタ端子を用いるようにすることで、インピーダンスの整合を図ることが好ましい。このため、光トランシーバ１３側の電気コネクタの端子２１の端子列の配列も、ホスト基板１２側に信号用端子２１ｃが配置された形態となる。

図４は、ホスト装置側の電気コネクタ１５と光トランシーバ１３をケージ１６で囲われるようにした例で、ケージ１６で囲われている以外は、図２の例と同じである。なお、ケージ１６は、ホスト基板１２上に設置され、隣接する光トランシーバ等と電気的にシールドされる。また、ケージ１６は、光トランシーバ１３の挿抜をスムーズに行なわせるガイドレールとしての機能も備える。

１，１１…ホスト装置、２，１２…ホスト基板、３，１３…光トランシーバ、３ａ，１３ａ…光トランシーバの上下平面、３ｂ，１３ｂ…光トランシーバのレセプタクル部、４，１４…光トランシーバの回路基板、５，１５…ホスト装置側の電気コネクタ、６，１６…ケージ、７，１７…光コネクタ、８，１８は光ケーブル、２０…コネクタ端子、２０ａ…接続部、２０ｂ…接点部、２０ｃ…リード部、２０ｄ…接点アーム部，４ａ，２１…光トランシーバ側の電気コネクタの端子、２１ａ…グランド用端子、２１ｂ…電源用端子、２１ｃ…信号用端子。

Claims (5)

1. 光通信用の光モジュール、光ファイバ結合部、部品実装回路基板、ホスト装置との通信回路接続のための電気コネクタを備えたプラガブル光トランシーバを、ホスト装置に挿抜可能に装着する光通信装置であって、
   ホスト側電気コネクタは、その端子配列方向が前記ホスト装置の載置面に平行なホスト基板に対して垂直になるように配設され、前記プラガブル光トランシーバは、前記ホスト基板に垂直な縦方向で挿入されて、光トランシーバ側電気コネクタが前記ホスト装置側電気コネクタに接続されるように構成されていることを特徴とする光通信装置。
2. 前記光トランシーバ側電気コネクタの端子は、前記部品実装回路基板の後方エッジ部の両面に形成され、一方の面側の端子列を送信用、他方の面側の端子列を受信用とすることを特徴とする請求項１に記載の光通信装置。
3. 前記送受信用の端子列は、ホスト基板に近い側から信号用、電源用、グランド用の順に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光通信装置。
4. 前記ホスト側電気コネクタの端子は、ホスト基板の面から垂直に延び、その上端で前記部品実装回路基板方向に屈曲され、その先端に前記光トランシーバ側電気コネクタの端子と接触する接点部を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光通信装置。
5. 前記ホスト側電気コネクタと前記プラガブル光トランシーバは、前記ホスト装置の筐体内に設置されるケージにより囲われていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光通信装置。

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