JP2012027327A - 光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光コネクタ／レセプタクルに、受発光素子列と光ファイバ列を平行に調整する機構を設けることで、チャンネル毎の光パワーを容易に揃えることができるパラレル光モジュールを提供する。
【解決手段】本発明の光モジュール１では、レセプタクル２と光コネクタ３との対向面で、かつ該レセプタクル２又は光コネクタ３の光ファイバ端子列３Ａの両端部に、該ＶＣＳＥＬアレイ１１の素子列と光ファイバ端子列３Ａの軸線Ｏを中心として螺旋状に形状に形成されたガイドピン２１と、該ガイドピン２１に嵌合されるガイド孔２２とを有する連結機構２０とを設ける
【選択図】図１

Description

本発明は、受発光素子列を有する光モジュールのレセプタクルと、光ファイバ列を有する光コネクタとが互いに光学的に連結される光モジュールに関する。

近年、光通信の大容量化に伴って、パケットスイッチやクロスコネクトにおける光インターコネクションの適用が検討されている。特に、バックプレーン用途については１０Ｇｂｐｓを超える伝送容量が望まれており、そのためには現在の電気配線に代わって光インターコネクションが必要となる。また、バックプレーン用途では、小型で安価なものが望まれている。

現在、光インターコネクションでは、複数の光ファイバを並列するように束ねてパラレル伝送を行う方式が主流になっており、光素子アレイである送受信モジュール（光モジュール）内には複数の受発光素子列と、該受発光素子列に光学的に接続される複数の光ファイバ列とが内蔵されている。

そして、このような光モジュールに関する技術として、以下の特許文献１〜４が知られている。
特許文献１に示される光素子アレイモジュールでは、搭載用基板の光素子アレイ（レセプタクル）に光コネクタを接続するに際して、該光コネクタ側のガイドピンを、前記搭載用基板の穴に嵌合させるとの構成が示されている。

特許文献２に示される光デバイスでは、スイッチ本体部（レセプタクル）にＭＴ光コネクタを接続するに際して、該ＭＴ光コネクタ側のガイドピンを、前記スイッチ本体部のアライメント穴に嵌合させるとの構成が示されている。

特許文献３に示される電気コネクタでは、レセプタクルとなる第２コネクタ（レセプタクル）に、プラグとなる第１コネクタを接続するに際して、該第１コネクタ側のガイド部材を、前記第２コネクタのガイド収容空間に嵌合させる構成が示されている。
また、この特許文献３のガイド部材は円筒状でかつ回転自在に設けられて、その周囲に前記ガイド収容空間内の凸部に係合されるスパイラル溝が形成されている。そして、このようなガイド部材では、スパイラル溝にガイド収容空間内の凸部を係合させた状態で、自らが中心軸を中心として回転することで、ガイド収容空間に嵌合される。

特許文献４に示される平面型光導波路アレイモジュールでは、光導波路アレイ（レセプタクル）に光コネクタを接続するに際して、該光コネクタ側のガイドピンを、前記光導波路アレイ側のガイド孔に嵌合させる構成が示されている。

特開２０００−１７１６６９号公報 特開２００４−２５８４０７号公報 特開２００６−００４８４１号公報 特開２００９−２８８６１４号公報

ところで、上述した送受信用の光モジュールでは、レセプタクルに光コネクタを嵌合させる際に、該レセプタクルと平行に実装された内の複数の受発光素子列と光コネクタの端子光ファイバ列とを光学的に結合させることが必要であり、即ち、受発光素子列と光ファイバ列とを各列毎に軸線が一致するように結合させる必要があった。この際、並列配置されている受発光素子列と光ファイバ列との軸線が一致しない角度ずれが生じると、チャンネル毎に光学結合の度合いが異なり、光パワーが揃わなくなってしまうという問題があった。

そして、このような角度ずれの影響は、従来の単一チャンネルの光モジュールではほとんど問題にならなかったが、複数チャンネルを有するパラレル光モジュールでは解決すべき重要な課題となる。
なお、各チャンネルを分離した構造にすれば、従来技術でも光学結合を調整することでこの問題を解決できるが、各チャンネルを分離すると大幅にサイズが大きくなり、コストも高くなってしまうので好ましくない。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、光コネクタ／レセプタクル部に、受発光素子列と光ファイバ列を平行に調整する機構を設けることで、チャンネル毎の光パワーを容易に揃えることができるパラレル光モジュール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、この発明は以下の手段を提案している。すなわち、本発明は、受発光素子列を有する光モジュールのレセプタクルと、光ファイバ列を有する光コネクタとが互いに連結される光モジュールであって、前記レセプタクルと前記光コネクタとのそれぞれの軸線を一致させた状態で、前記受発光素子列と前記光ファイバ列とを各列毎に対応させて接続する連結機構を備え、該連結機構は、前記レセプタクルと前記光コネクタとのいずれか一方に設けられて、該一方の前記軸線回りに螺旋状に捩れるガイドピンと、他方に設けられ、該他方の軸線回りに螺旋状に捩れて、前記ガイドピンに嵌合可能とされるガイド孔とを有することを特徴とする。

本発明の光モジュールにおいては、レセプタクルと光コネクタとのいずれか一方にガイドピンが設けられるとともに他方にガイド孔が設けられ、これらガイドピンとガイド孔が嵌合可能な螺旋状に捩れているため、ガイドピンとガイド孔との嵌合深さに応じてレセプタクルと光コネクタとの軸線回りの相対角度が変化する。これによって、レセプタクル側の受発光素子列と光コネクタ側の光ファイバ列とを平行に調整することができ、チャンネル毎の光パワーを揃えることができる。

本発明の実施形態に係る光コネクタとレセプタクルとが結合されてなる光モジュールの側面図である。 図１に示されるレセプタクルの平面図である。 図２に示されるレセプタクルの側面図である。 図１に示される光コネクタの正面図である。 図１のガイドピンとガイド孔との間に接着剤を塗布した例を示す側面図である。 図１の光モジュールにレンズアレイを設置した例を示す側面図である。 レセプタクルにガイドピンが複数組設けられた例を示す平面図である。

本発明の一実施例について図１〜図４を参照して説明する。
図１は本実施例に係る光モジュールの全体を示す正面図である。この図において、符号１で示すものは光モジュールであって、プリント基板Ｐ上に設置されたベース基板１０と、該ベース基板１０上に搭載された発光素子列としての１２チャンネルのＶＣＳＥＬアレイ（面発光型半導体レーザ）１１と、該ベース基板１０上の端部位置に設けられた間隔保持部材１２と、該間隔保持部材１２上に配置されたレセプタクル２と、光コネクタ３とから構成される。
光コネクタ３は、レセプタクル２に直接結合されるコネクタ本体部４を有するものであって、該コネクタ本体部４には、複数の光導波路が並列に配置されたリボンファイバ６が接続されている。なお、本実施形態においては、該リボンファイバ６の外周側に、ファイバブーツ５が外嵌されるように設けられている。

レセプタクル２は、薄厚の直方体形状に形成されており、光コネクタ３に対してＶＣＳＥＬアレイ１１と光の送信を行わせる開口部１４を中央部に形成するレセプタクル本体部１５を有している。また、該レセプタクル２と光コネクタ３との間には、これらレセプタクル２及び光コネクタ３をそれぞれの軸線Ｏが一致した状態で互いに連結させる連結機構２０が設けられている。

この連結機構２０は、図２〜図４に示すようにレセプタクル本体部１５にて開口部１４を挟んで両側に配置された一対のガイドピン２１と、光コネクタ３側のコネクタ本体部４にて、光ファイバ端子列３Ａを挟んで両側に配置された一対のガイド孔２２とから構成されている。
ガイドピン２１は、軸線Ｏを中心として該軸線Ｏ回りに捩れる螺旋状をなしており、ガイド孔２２は、ガイドピン２１と嵌合可能となるように、該ガイドピン２１の形状に合わせた螺旋状をなしている。

そして、このような連結機構２０では、レセプタクル２と光コネクタ３との結合に際して、ＶＣＳＥＬアレイ１１の両端チャンネルの素子を予め発光させておき、この状態で光コネクタ３側のガイド孔２２内にレセプタクル２のガイドピン２１が挿入される。

ここで、ガイドピン２１及びガイド孔２２は軸線Ｏを中心とした互いに嵌合可能な螺旋状に形成されている。したがって、光コネクタ３のガイド孔２２をレセプタクル２のガイドピン２１に嵌合させた状態で軸線Ｏを中心として光コネクタ３を回転させると、該光コネクタ３はレセプタクル２との隙間を縮めながら該レセプタクル２に結合されることになる。

次に、上述した連結機構２０を介してレセプタクル２と光コネクタ３とが結合された光モジュール１を固定保持するための固定保持手段３０について、図１を参照して説明する。
この固定保持手段３０は、光コネクタ３のコネクタ本体４の上面を押さえる押さえ板３１と、該押さえ板３１をプリント基板Ｐに固定するための螺子３２とを有するものであって、該押さえ板３１とプリント基板Ｐとの間に、レセプタクル２と光コネクタ３とが結合された光モジュール１が配置される。

また、このような固定保持手段３０による光モジュール１の固定保持に際しては、レセプタクル２と光コネクタ３とを適正な嵌合位置に保持するために、レセプタクル２の開口部１４の周囲でかつ該レセプタクル２と光コネクタ３のギャップＧに、そのギャップＧと等しい厚さを持つ金属製のスペーサ３３を挟むようにする。そして、このようなスペーサ３３によって、ＶＣＳＥＬアレイ１１の素子列と光コネクタ３の光ファイバ端子列３Ａの角度ずれを起因とする、チャンネル間のパワーばらつきを解消した状態で固定保持することができる。
なお、スペーサ３３としては、レセプタクル２や光コネクタ３と線膨張係数が近い金属材料を用いることで、温度に対する光軸ずれを抑えることも可能になる。

以上のような光モジュール１では、レセプタクル２と光コネクタ３とを結合させる際に、光コネクタ３側で計測される両端のチャンネルのパワーが等しくなる位置までレセプタクル２に対する光コネクタ３の軸線Ｏ回りの角度を調整しながら嵌合させる。これによって、ＶＣＳＥＬアレイ１１の両端チャンネル列と、光コネクタ３の光ファイバ列との角度ずれが起因となるチャンネル間のパワーばらつきを解消する適正な嵌合位置に、レセプタクル２と光コネクタ３とを配置することができる。

すなわち、このような連結機構２０では、ガイドピン２１とガイド孔２２を嵌合させると、嵌合深さ、即ち、レセプタクル２と光コネクタ３とのギャップＧによって、レセプタクル２と光コネクタ３の軸線Ｏ回りの相対角度が変化する。したがって、レセプタクル２側の発光素子列と光コネクタ３側の光路軸とを平行になるよう調整することができる。これによってレセプタクル２側のＶＣＳＥＬアレイ１１と光コネクタ３側の光路軸とを平行に調整することができ、チャンネル毎の光パワーを揃えることができる。

なお、上記連結機構２０では、レセプタクル２と光コネクタ３との嵌合深さによって、軸線Ｏ回りの相対角度が変わると同時に光路長も変わってしまうが、光学結合の一般的な性質から光軸方向の光路長変化に対するトレランスは緩いので、ある程度の光路長変化は許容できるものである。

また、レセプタクル２側の発光素子列として、ＶＣＳＥＬアレイ１１などの発光素子列を用いたが、これに限定されず、光接続の状況に応じてＰＤアレイなどの受光素子列を用いても良い。また、軸線Ｏは、光コネクタ３側の光ファイバ端子列３Ａ内であれば、中心位置にあることに限定されない。

なお、上記実施例の連結機構２０では、レセプタクル２側にガイドピン２１を設け、かつ光コネクタ３側にガイド孔２２を設けたが、これに限定されず、光コネクタ３側にガイドピン２１を設け、レセプタクル２側にガイド孔２２を設けても良い。

また、レセプタクル２と光コネクタ３とを適正な嵌合位置で固定保持するために、図５で示すように、当該嵌合位置における光コネクタ３のコネクタ本体部４の上面及び下面で、かつガイドピン２１とガイド孔２２との間に接着剤（固定手段）４０，４１を塗布して固定しても良い。このような接着剤４０，４１により、レセプタクル２と光コネクタ３とのギャップＧが保持することができるため、チャンネル間のパワーばらつきが解消された状態で固定保持することができる。この場合、接着剤４０，４１に紫外線硬化タイプのものを用いることで、これらの接着作業を容易かつ迅速行うことができ、接着剤４０，４１の硬化時に最適位置から光軸がずれることを抑えることも可能になる。
なお、図５では、接着による固定手段でガイドピン２１とガイド孔２２を固定したが、これに限定されず、溶接による固定手段でガイドピン２１とガイド孔２２を固定しても良く、その固定方式は限定されない。

また、上記実施例において、ＶＣＳＥＬアレイ１１と、連結される光コネクタ３の光ファイバ端子列３Ａとの間にレンズアレイ４２を配置しても良い。
このレンズアレイ４２は、図６に示されるように、ベース１０とレセプタクル２との間の間隔保持部材１２に設けられるものであって、ＶＣＳＥＬアレイ１１から光ファイバ端子列３Ａの距離変動に対するパワー劣化のトレランスを緩和する。すなわち、このようなレンズアレイ４２の設置によって、ＶＣＳＥＬアレイ１１と光ファイバ端子列３Ａとを光学的に結合させることができるため、レセプタクル２への光コネクタ３の嵌合位置調整により焦点距離が変わっても、パワー劣化の度合いを少なくして、ガイド調整範囲を広げることが可能になる。
なお、図６ではレンズアレイ４２を１枚としているが、２枚以上の複数枚で光の焦点距離を調整しても良い。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

例えば、図７に示すように、レセプタクル２が複数の軸線Ｏを有するとともに、これら各軸線Ｏ回りにそれぞれ螺旋状に捩れる複数対のガイドピン２１，２１を設けてもよい。この場合、複数対のガイドピン２１，２１に対応するようにして、光コネクタ３に複数の軸線（図示省略）を設け、これら各軸線回りにそれぞれ螺旋状に捩れる複数対のガイド孔２２，２２(図示省略）を設けてもよい。なお、本例では、光軸となる軸線Ｏは、レセプタクル２の中心から図７の左右のいずれかにシフトして設けられている。

このような構成の場合、所望の光パワーが得られる何れか一組のガイドピン２１及びガイド孔２２を使用する。また、使用しない他の一組はガイドピン２１を折るか抜く、あるいはガイド孔２２を拡径させることで無効化しておくとよい。なお、上述したガイドピン２１とガイド孔２２の組数は二組に限らず、より多くの光軸ずれ量に対応できるように三組以上の複数組でも良い。

また、レセプタクル２の軸線Ｏを該レセプタクル２の中心を通過するように設けるとともにガイドピン２１を該レセプタクル２に設け、さらに、光コネクタ３の軸線Ｏを該光コネクタ３の中心から偏心して設けるとともにガイド孔２２を該光コネクタ３に設けてもよい。この場合、軸線Ｏの偏心方向又は偏心量の少なくとも一方が互いに異なる複数の光コネクタ３を準備する。
これにより、複数の光コネクタ３から選択された一つの光コネクタ３のガイド孔２２をガイドピン２１に嵌合させることで、レセプタクル２と光コネクタ３の光ファイバ端子列３Ａとの角度ずれのみでなく、位置ずれも補正することができる。

１ 光モジュール
２ レセプタクル
３ 光コネクタ
３Ａ 光ファイバ端子列（光ファイバ列）
５ ファイバブーツ
１１ ＶＣＳＥＬアレイ（発光素子列）
２０ 連結機構
２１ ガイドピン
２２ ガイド孔
３３ スペーサ
４０ 接着剤（固定手段）
４１ 接着剤（固定手段）
Ｏ 軸線

Claims (6)

1. 受発光素子列を有する光モジュールのレセプタクルと、光ファイバ列を有する光コネクタとが互いに連結される光モジュールであって、
   前記レセプタクルと前記光コネクタとのそれぞれの軸線を一致させた状態で、前記受発光素子列と前記光ファイバ列とを各列毎に対応させて接続する連結機構を備え、
   該連結機構は、
   前記レセプタクルと前記光コネクタとのいずれか一方に設けられて、該一方の前記軸線回りに螺旋状に捩れるガイドピンと、
   他方に設けられ、該他方の軸線回りに螺旋状に捩れて、前記ガイドピンに嵌合可能とされるガイド孔とを有することを特徴とする光モジュール。
2. 前記レセプタクルと前記光コネクタとの間に挿入されるスペーサを備えることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記ガイドピンと前記ガイド孔とを互いに固定する固定手段を備えることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載の光モジュール。
4. 前記受発光素子列と前記光ファイバ列とを光学的に結合させるレンズアレイを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光モジュール。
5. 前記レセプタクルが複数の軸線を有するとともに、これら軸線回りにそれぞれ螺旋状に捩れる前記ガイドピンが設けられ、
   前記光コネクタが複数の軸線を有するとともに、これら軸線回りにそれぞれ螺旋状に捩れる前記ガイド孔が設けられ、
   これら複数のガイドピン及びガイド孔のうち、少なくとも一対のガイドピンとガイド孔とが互いに嵌合することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光モジュール。
6. 前記ガイドピンが前記レセプタクルに設けられ、
   前記光コネクタの前記軸線が該光コネクタの中心から偏心して設けられるとともに、前記ガイド孔が該光コネクタに設けられ、
   前記軸線の偏心方向又は偏心量の少なくとも一方が互いに異なる複数の前記光コネクタが準備され、
   これら光コネクタから選択された一の前記光コネクタの前記ガイド孔が、前記ガイドピンに嵌合することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光モジュール。

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