JP2015203830A - optical data link - Google Patents

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邦幸 石井
Kuniyuki Ishii
邦幸 石井
宏実 倉島
Hiromi Kurashima
宏実 倉島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive optical data link in which, without applying large stress to a structure constructed by integrally assembling an assembly substrate, an optical receptacle, and an optical coupling member for optically coupling them to each other, the assembly substrate is in thermal contact with a housing while dimension errors of the constituent components are absorbed.SOLUTION: An optical data link comprises: an optical receptacle 6 for receiving an external optical connector; an assembly substrate 9 mounted with a semiconductor optical element and the like; a resin-made optical coupling member 11, in which the optical receptacle 6 is fixed on one end thereof and the assembly substrate 9 is fixed on the another end thereof, for optically coupling the external optical connector to the semiconductor optical element; and a housing for housing the members 6, 9, and 11. The optical receptacle 6 is fixed to the housing. The optical data link further comprises: a thermally conductive gel 12 applied between the housing and the assembly substrate 9; and a frame-shaped member 13 that is bonded to the assembly substrate 9 and covers a periphery of a region applied with the thermally-conductive gel 12.

Description

本発明は、光通信機能を有する光データリンクに関し、特に、光素子がアセンブリ基板上に搭載された光データリンクに関する。   The present invention relates to an optical data link having an optical communication function, and more particularly to an optical data link in which an optical element is mounted on an assembly substrate.

光通信機能を有する光データリンクのうち、光信号の送信機能と受信機能の両方を有するものは光トランシーバと呼ばれる。光トランシーバには、半導体光素子として、発光素子であるレーザダイオード(Laser Diode:LD)、受光素子である(Photo Diode:PD)が搭載される。また、これら半導体光素子を駆動させたりするための電子デバイスも光トランシーバに搭載される。高速光通信では、上述の半導体光素子や電子デバイスからの発熱が大きいので、蓄熱を避けるために放熱する必要がある。光トランシーバにおいて、一番単純で効果的な放熱方法は、温度上昇を考慮しなくてもよい筐体に発熱体を熱的に接触させ該筐体を介して放熱する方法である。   Among optical data links having an optical communication function, one having both an optical signal transmission function and a reception function is called an optical transceiver. In the optical transceiver, a laser diode (Laser Diode: LD) that is a light emitting element and a photo diode (PD) that is a light receiving element are mounted as semiconductor optical elements. An electronic device for driving these semiconductor optical elements is also mounted on the optical transceiver. In high-speed optical communication, heat generation from the above-described semiconductor optical element and electronic device is large, so it is necessary to dissipate heat to avoid heat storage. In the optical transceiver, the simplest and most effective heat dissipation method is a method in which a heating element is brought into thermal contact with a housing that does not need to consider temperature rise and heat is radiated through the housing.

送信と受信で各1レーン(チャンネル)を有するタイプの光トランシーバなどでは、例えば、以下のようにして筐体を介して放熱が行われる。この種の光トランシーバでは、半導体光素子は所謂CAN型パッケージやバタフライ型パッケージの光サブアセンブリ(OSA:Optical Sub Assembly)に内蔵され、該OSAが光トランシーバの筐体に収納される。OSAと筐体との間に弾性のあるシート状の熱伝導性緩衝材を挟み込んだ状態で、OSAのパッケージ部分すなわち本体部を光トランシーバの筐体に固定することで、寸法誤差を吸収して確実にOSAと上記筐体とが熱的に接触するようになっている。これにより、OSA内で発生した熱を、上記筐体を介して放熱できるようになっている。   In a type of optical transceiver having one lane (channel) for transmission and reception, for example, heat is radiated through a casing as follows. In this type of optical transceiver, the semiconductor optical device is built in an optical subassembly (OSA) of a so-called CAN type package or butterfly type package, and the OSA is housed in a housing of the optical transceiver. The OSA package part, that is, the main body, is fixed to the optical transceiver casing in a state where an elastic sheet-like heat conductive cushioning material is sandwiched between the OSA and the casing, thereby absorbing the dimensional error. The OSA and the casing are surely in thermal contact with each other. Thereby, the heat generated in the OSA can be dissipated through the casing.

なお、上述のOSAは、半導体光素子を内蔵する上記本体部の他に、光コネクタのフェルール内の光ファイバが半導体光素子と光結合するように当該フェルールをガイドするスリーブを有している。このスリーブは、光トランシーバの筐体の一端部に設けられた光レセプタクルに固定され、光コネクタが光レセプタクルに装着されたときに該光コネクタのフェルールがスリーブに挿入されるようになっている。   The OSA described above has a sleeve that guides the ferrule so that the optical fiber in the ferrule of the optical connector is optically coupled to the semiconductor optical element, in addition to the main body portion containing the semiconductor optical element. The sleeve is fixed to an optical receptacle provided at one end of a casing of the optical transceiver, and the ferrule of the optical connector is inserted into the sleeve when the optical connector is attached to the optical receptacle.

しかし、OSAが上述のように本体部とスリーブの2箇所を固定する必要があると、寸法誤差があったとき等に固定部分に応力が加わり、光軸ずれが起きることがある。   However, if the OSA needs to fix the two portions of the main body and the sleeve as described above, stress may be applied to the fixed portion when there is a dimensional error, and the optical axis may shift.

上述の点を鑑み、特許文献1の開示の技術では、バタフライ型のOSAを有する光トランシーバにおいて、OSAのスリーブが固定される光レセプタクルとは別体で光トランシーバの筐体に取り付けられるホルダを設け、光レセプタクルがホルダを介して上記筐体に対する位置を調整可能なように取り付けられるようにしている。これにより、OSAの本体部を光トランシーバの筐体に対して機械的歪みを伴うことなく密着させることができるようになっている。   In view of the above points, in the technique disclosed in Patent Document 1, in the optical transceiver having the butterfly-type OSA, a holder that is attached to the optical transceiver casing is provided separately from the optical receptacle to which the OSA sleeve is fixed. The optical receptacle is attached via a holder so that the position relative to the casing can be adjusted. As a result, the OSA main body can be brought into close contact with the optical transceiver housing without mechanical distortion.

近年では、送信と受信でそれぞれ複数レーンを有する光トランシーバが開発されている。例えば、光トランシーバの標準規格であるQSFP(Quad Small Form-factor Pluggable)に準拠した光トランシーバは4レーンの光信号を並行して送受信する機能を有する。
図9及び図10は、QSFPに準拠した光トランシーバの一例を説明する図である。図9は光トランシーバの要部のみを示した分解断面図である。
In recent years, optical transceivers having a plurality of lanes for transmission and reception have been developed. For example, an optical transceiver compliant with QSFP (Quad Small Form-factor Pluggable), which is a standard for optical transceivers, has a function of transmitting and receiving four lanes of optical signals in parallel.
9 and 10 are diagrams for explaining an example of an optical transceiver compliant with QSFP. FIG. 9 is an exploded cross-sectional view showing only the main part of the optical transceiver.

図9の光トランシーバ100は、その筐体が上筐体101と下筐体102とから成り、また、筐体の一端に光レセプタクル103が固定されている。光レセプタクル103は、内部にMTフェルールを有するMPOコネクタを受納する。
また、光トランシーバ100では、多レーンの光信号を並列的に処理するための半導体光素子は、主回路基板104とは別体のアセンブリ基板105上にアレイ状に設けられている。
The optical transceiver 100 of FIG. 9 includes an upper housing 101 and a lower housing 102, and an optical receptacle 103 is fixed to one end of the housing. The optical receptacle 103 receives an MPO connector having an MT ferrule inside.
In the optical transceiver 100, semiconductor optical elements for processing multi-lane optical signals in parallel are provided in an array on an assembly board 105 that is separate from the main circuit board 104.

アセンブリ基板105上の半導体光素子と光レセプタクル103に受納されたMPOコネクタの光ファイバとの光結合は、光軸変換部品106と光結合部材107を介して行われる。光軸変換部品106は、アセンブリ基板105上のLDからの出射光の光軸及び同基板105上のPDの受光面の光軸と、光レセプタクル103に受納されたMPOコネクタの光ファイバの光軸とを一致させるためのものであり、アセンブリ基板105に固着される。光結合部材107は、光軸変換部品106と光レセプタクル103とを光結合するものであり、一端に光レセプタクル103が固着され、他端に光軸変換部品106が固着される。   Optical coupling between the semiconductor optical element on the assembly substrate 105 and the optical fiber of the MPO connector received in the optical receptacle 103 is performed through the optical axis conversion component 106 and the optical coupling member 107. The optical axis conversion component 106 includes the optical axis of the light emitted from the LD on the assembly substrate 105, the optical axis of the light receiving surface of the PD on the substrate 105, and the optical fiber light of the MPO connector received in the optical receptacle 103. This is for matching the axis, and is fixed to the assembly substrate 105. The optical coupling member 107 optically couples the optical axis conversion component 106 and the optical receptacle 103. The optical receptacle 103 is fixed to one end, and the optical axis conversion component 106 is fixed to the other end.

図10は、図9の光トランシーバ100のアセンブリ基板105付近の断面図である。この光トランシーバ100においても、上述の例と同様に、図に示すように、上筐体101とアセンブリ基板105との間、及び、下筐体102とアセンブリ基板105との間に、熱伝導性緩衝材108を挟み込んで、上筐体101と下筐体102を組み付け、アセンブリ基板105を筐体に固定したとする。これによって、アセンブリ基板105上の半導体部品(LD、LD、アンプ、ドライバ等)で発生した熱を、寸法誤差があっても熱伝導性緩衝材108と下筐体102(または上筐体101)を介して放熱できる。   FIG. 10 is a cross-sectional view of the vicinity of the assembly substrate 105 of the optical transceiver 100 of FIG. In the optical transceiver 100, as in the above example, as shown in the figure, thermal conductivity is provided between the upper housing 101 and the assembly substrate 105, and between the lower housing 102 and the assembly substrate 105. Assume that the upper casing 101 and the lower casing 102 are assembled with the cushioning material 108 interposed therebetween, and the assembly substrate 105 is fixed to the casing. As a result, the heat generated in the semiconductor components (LD, LD, amplifier, driver, etc.) on the assembly substrate 105 can be converted into the thermally conductive cushioning material 108 and the lower casing 102 (or the upper casing 101) even if there is a dimensional error. Can dissipate heat.

特開2006−259731号公報JP 2006-259731 A

しかし、光トランシーバ100では、アセンブリ基板105と光軸変換部品106と光結合部材107と光レセプタクル103とが一体に組み立てられており、この一体組立品がほぼ全て樹脂製である。樹脂製であると金属製に比べて剛性が低い。また、上記一体組立品はサイズが大きい。したがって、アセンブリ基板105と光レセプタクル103の2箇所を光トランシーバ100の筐体に固定するようにした場合、金属製のときに比べ、樹脂部分が破損し光軸ズレが発生する可能性が高い。   However, in the optical transceiver 100, the assembly substrate 105, the optical axis conversion component 106, the optical coupling member 107, and the optical receptacle 103 are integrally assembled, and this integrated assembly is almost entirely made of resin. Resin is less rigid than metal. The integrated assembly is large in size. Therefore, when the assembly substrate 105 and the optical receptacle 103 are fixed to the housing of the optical transceiver 100, there is a high possibility that the resin portion is damaged and the optical axis is shifted as compared with the case where it is made of metal.

熱伝導性緩衝材108のクッション性を高めると、熱伝導性緩衝材108の変形に起因する応力は小さくなるが、熱伝導性すなわち放熱性が悪くなってしまう。   When the cushioning property of the heat conductive buffer material 108 is increased, the stress due to the deformation of the heat conductive buffer material 108 is reduced, but the heat conductivity, that is, the heat dissipation property is deteriorated.

特許文献1に開示の方法を光トランシーバ100に適用することも可能であるが、光レセプタクルとは別体のホルダを用意する必要があり、また、光レセプタクル側にも複雑な構造を設ける必要があるので、コスト面では改善の余地がある。
また、光トランシーバ100において、熱伝導性緩衝材108を用いる方法に代えて、下筐体102とアセンブリ基板105との間に熱伝導性ゲルを塗布する方法も考えられる。しかし、この方法では、余剰のゲルがアセンブリ基板105の表面(上筐体101側の面)に回り込み、半導体光素子などを汚す可能性がある。
Although it is possible to apply the method disclosed in Patent Document 1 to the optical transceiver 100, it is necessary to prepare a holder separate from the optical receptacle, and it is also necessary to provide a complicated structure on the optical receptacle side. There is room for improvement in terms of cost.
In the optical transceiver 100, instead of using the heat conductive buffer material 108, a method of applying a heat conductive gel between the lower housing 102 and the assembly substrate 105 is also conceivable. However, in this method, excess gel may wrap around the surface of the assembly substrate 105 (the surface on the upper housing 101 side), and may contaminate the semiconductor optical device or the like.

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、アセンブリ基板と光レセプタクルとこれらを光結合するための光結合部材とが一体に組み立てられた構造品に大きな応力をかけることなく、構成部品の寸法誤差を吸収して、アセンブリ基板と筐体とを熱的に確実に接触させることができる安価な光データリンクを提供することをその目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is configured without applying great stress to a structural product in which an assembly substrate, an optical receptacle, and an optical coupling member for optically coupling these are integrally assembled. An object of the present invention is to provide an inexpensive optical data link that can absorb a dimensional error of a component and can reliably and reliably contact an assembly substrate and a housing.

本発明の光データリンクは、光ケーブルを介して光信号を送受するものであって、光ケーブルの端部に設けられた外部光コネクタを受納する光レセプタクルと、半導体光素子を回路基板に搭載して成るアセンブリ基板と、光レセプタクルが一端に固定され、アセンブリ基板が他端に固定されると共に、外部光コネクタと半導体光素子とを光結合させる樹脂製の光結合部材と、光レセプタクル、アセンブリ基板及び光結合部材を収納する筐体と、を備え、光レセプタクルは、筐体に固定され、光データリンクは、さらに、筐体とアセンブリ基板との間に塗布される熱伝導性ゲルと、アセンブリ基板に接着され、熱伝導性ゲルの塗布領域の周囲を覆う枠状部材とを備える。   The optical data link of the present invention transmits and receives optical signals via an optical cable, and includes an optical receptacle for receiving an external optical connector provided at an end of the optical cable, and a semiconductor optical device mounted on a circuit board. An assembly substrate, an optical receptacle fixed to one end, an assembly substrate fixed to the other end, a resin optical coupling member that optically couples an external optical connector and a semiconductor optical element, an optical receptacle, and an assembly substrate The optical receptacle is fixed to the casing, the optical data link is further applied between the casing and the assembly substrate, and the assembly. A frame-like member that is adhered to the substrate and covers the periphery of the application region of the thermally conductive gel.

光データリンクは、アセンブリ基板の半導体光素子の光軸と光結合部材の光軸とが一致するように光信号を反射する光軸変換部品を備え、該光軸変換部品を介して光結合部材と前記アセンブリ基板とが固定され、アセンブリ基板が、該アセンブリ基板に対する光電変換部品の位置決めを行うためのアライメントホールを有している場合、アライメントホールは、熱伝導性ゲルの塗布領域外に設けられていることが好ましい。   The optical data link includes an optical axis conversion component that reflects an optical signal so that the optical axis of the semiconductor optical element on the assembly substrate coincides with the optical axis of the optical coupling member, and the optical coupling member passes through the optical axis conversion component. And the assembly substrate are fixed, and the assembly substrate has an alignment hole for positioning the photoelectric conversion component with respect to the assembly substrate, the alignment hole is provided outside the application region of the heat conductive gel. It is preferable.

光結合部材は、光軸変換部品に光接続する光ファイバを保持するMTフェルールと、光レセプタクルに係合する別のMTフェルールとを有する形態であってもよく、また、光レセプタクルに装着される外部光コネクタはMPOコネクタが考えられる。   The optical coupling member may have a form having an MT ferrule that holds an optical fiber that is optically connected to the optical axis conversion component, and another MT ferrule that engages with the optical receptacle, and is attached to the optical receptacle. The external optical connector can be an MPO connector.

本発明の光データリンクによれば、アセンブリ基板と光レセプタクル基板と光結合部材とが一体に組み立てられた構造品に大きな応力をかけることなく、構成部品の寸法誤差を吸収して、アセンブリ基板と筐体とを熱的に安価に確実に接触させることができる。また、余剰の熱伝導性ゲルがアセンブリ基板の表面に回り込み、半導体光素子などを汚すことがない。   According to the optical data link of the present invention, the assembly substrate, the optical receptacle substrate, and the optical coupling member are integrally assembled to absorb the dimensional error of the component parts without applying a great stress to the structural product. The housing can be reliably contacted thermally and inexpensively. In addition, the surplus heat conductive gel does not wrap around the surface of the assembly substrate and contaminates the semiconductor optical device or the like.

本発明による光データリンクの一例を示す外観図である。It is an external view which shows an example of the optical data link by this invention. 図1の光データリンクの内部の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode inside the optical data link of FIG. 光レセプタクル、アセンブリ基板、光軸変換部品及び光結合部材の斜視図である。It is a perspective view of an optical receptacle, an assembly board, an optical axis conversion component, and an optical coupling member. 光データリンクの光結合部材付近の部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view near the optical coupling member of an optical data link. 図1の光トランシーバの分解図である。FIG. 2 is an exploded view of the optical transceiver of FIG. 1. 図1の光トランシーバの分解図である。FIG. 2 is an exploded view of the optical transceiver of FIG. 1. アセンブリ基板と下筐体との間の距離が広い場合の図1の光トランシーバ内部の側面図である。FIG. 2 is a side view of the inside of the optical transceiver in FIG. 1 when the distance between the assembly substrate and the lower housing is wide. アセンブリ基板と下筐体との間の距離が狭い場合の図1の光トランシーバ内部の側面図である。FIG. 2 is a side view of the inside of the optical transceiver in FIG. 1 when the distance between the assembly substrate and the lower housing is narrow. 光トランシーバの標準規格であるQSFPに準拠した光トランシーバの一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the optical transceiver based on QSFP which is a standard of an optical transceiver. 光トランシーバの標準規格であるQSFPに準拠した光トランシーバの一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the optical transceiver based on QSFP which is a standard of an optical transceiver.

以下、図面を参照しながら、本発明の光データリンクに係る好適な実施の形態について説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内ですべての変更が含まれることを意図する。また、以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments according to an optical data link of the invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to these illustrations, is shown by the claim, and intends that all the changes are included within the meaning and range equivalent to the claim. Moreover, in the following description, the structure which attached | subjected the same code | symbol also in different drawing is the same, and the description may be abbreviate | omitted.

図1は、本発明による光データリンクの一例を示す外観図である。
図の光データリンク1は、光通信用のホスト装置に対して挿抜可能に取り付けられると共に、信号光の送受信機能を有するプラガブル(活線挿抜)型光トランシーバであり、4レーンの光信号を並行して送受信するQSFPの規格に準拠したものである。以下、光データリンク1を光トランシーバ1という。
FIG. 1 is an external view showing an example of an optical data link according to the present invention.
The optical data link 1 shown in FIG. 1 is a pluggable (hot-swap) type optical transceiver that is attached to an optical communication host device so as to be insertable / removable and has a signal light transmission / reception function. Thus, it conforms to the QSFP standard for transmission and reception. Hereinafter, the optical data link 1 is referred to as an optical transceiver 1.

光トランシーバ1は、光電変換機能を有する半導体光素子が搭載された後述のアセンブリ基板や、多数の電子デバイスを実装したメイン回路基板2を、筐体3で保護している。筐体3は、メイン回路基板2を挟んで上筐体4と下筐体5とに分割される。上筐体4と下筐体5は、放熱性や電磁波放射抑制を考慮して、例えば、アルミニウムや亜鉛合金等の金属によるダイキャスト製とされる。   The optical transceiver 1 protects an assembly board (to be described later) on which a semiconductor optical element having a photoelectric conversion function is mounted and a main circuit board 2 on which a large number of electronic devices are mounted with a housing 3. The housing 3 is divided into an upper housing 4 and a lower housing 5 with the main circuit board 2 interposed therebetween. The upper casing 4 and the lower casing 5 are made of die-cast metal such as aluminum or zinc alloy in consideration of heat dissipation and electromagnetic wave radiation suppression.

また、光トランシーバ1は、光ケーブル(図示せず)の先端に付属するMPOコネクタを装着するための光レセプタクル6を一端に有し、さらに、筐体3の側面に沿ってスライド移動可能なスライダ7と、該スライダ7に連結されユーザに操作されるプルタブ8とを有する。
以下では、光トランシーバのプルタブ8側や光レセプタクル6側を前側、反対側を後側として説明する。
The optical transceiver 1 also has an optical receptacle 6 for attaching an MPO connector attached to the tip of an optical cable (not shown) at one end, and a slider 7 that can slide along the side surface of the housing 3. And a pull tab 8 connected to the slider 7 and operated by the user.
In the following description, the pull tab 8 side and the optical receptacle 6 side of the optical transceiver will be described as the front side, and the opposite side as the rear side.

スライダ7の後端部には、側方に延び出す突起71が形成されている。また、スライダ7は、上記後端部の近傍に折り曲げ加工が施されている。これにより、光トランシーバ1がホスト装置のケージに装着された状態において、すなわち、通常状態において、突起71を含む先端部分が筐体3の側壁の凹部31内に収まると共に、突起71が筐体3より外側に突出することがないようになっている。   A protrusion 71 is formed at the rear end of the slider 7 so as to extend sideways. Further, the slider 7 is bent in the vicinity of the rear end portion. Thus, in a state where the optical transceiver 1 is mounted in the cage of the host device, that is, in a normal state, the tip portion including the protrusion 71 is accommodated in the concave portion 31 on the side wall of the housing 3, and the protrusion 71 is in the housing 3. It does not protrude outward.

上述のように、光トランシーバ1がホスト装置のケージに装着された状態において、突起71が筐体3より外側に突出しておらず、ホスト装置のケージの係合片と筐体3の凹部31の後壁31aとが係合しており、光トランシーバ1がホスト装置のケージにラッチして固定されている。ラッチされている光トランシーバ1を取り外すためにユーザがプルタブ8を手前に引き、スライダ7が手前にスライドされると、スライダ7の突起71を含む後端部分が外側に押し出される。これにより、ホスト装置のケージの係合片と筐体3の凹部31の後壁31aとの係合が解除される。   As described above, in a state where the optical transceiver 1 is mounted in the cage of the host device, the protrusion 71 does not protrude outward from the housing 3, and the engagement piece of the cage of the host device and the recess 31 of the housing 3 The rear wall 31a is engaged, and the optical transceiver 1 is latched and fixed to the cage of the host device. When the user pulls the pull tab 8 forward to remove the latched optical transceiver 1 and the slider 7 is slid forward, the rear end portion including the protrusion 71 of the slider 7 is pushed outward. As a result, the engagement between the engagement piece of the cage of the host device and the rear wall 31a of the recess 31 of the housing 3 is released.

図2は、図1の光トランシーバ1の内部の様子を示す図であり、図1の上筐体4やプルタブ8の図示を省略した斜視図である。
光トランシーバ1は、図示するように、前述のメイン回路基板2及び光レセプタクル6の他に、アセンブリ基板9、光軸変換部品10、光結合部材11を内蔵する。
FIG. 2 is a diagram illustrating an internal state of the optical transceiver 1 in FIG. 1, and is a perspective view in which the upper housing 4 and the pull tab 8 in FIG. 1 are omitted.
As shown in the figure, the optical transceiver 1 includes an assembly board 9, an optical axis conversion component 10, and an optical coupling member 11 in addition to the main circuit board 2 and the optical receptacle 6 described above.

図3は、光レセプタクル6、アセンブリ基板9、光軸変換部品10及び光結合部材11の斜視図である。
アセンブリ基板9は、半導体光素子を含む素子をプリント回路基板上に搭載してなるものであり、より具体的には、図3に示すように、LDがアレイ状に設けられたLDチップ9aが搭載されている。本例のLDチップ9aのLDは、面発光型LD(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting LD)であり、アセンブリ基板9の実装面に垂直な方向に信号光を出射する。
FIG. 3 is a perspective view of the optical receptacle 6, the assembly substrate 9, the optical axis conversion component 10, and the optical coupling member 11.
The assembly substrate 9 is formed by mounting an element including a semiconductor optical element on a printed circuit board. More specifically, as shown in FIG. 3, an LD chip 9a in which LDs are provided in an array is provided. It is installed. The LD of the LD chip 9a of this example is a surface emitting LD (VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting LD), and emits signal light in a direction perpendicular to the mounting surface of the assembly substrate 9.

また、図示されていないが、アセンブリ基板9には、PDがアレイ状に設けられたPDチップがLDチップ9aに並置されている。
なお、アセンブリ基板9には、高周波駆動での影響が出ないようにLDチップ9aやPDチップの近くに実装すべき素子、例えば、LDチップ9aを駆動するドライバや、PDチップからの出力電流を増幅するプリアンプやメインアンプなどの電子デバイスも実装されている。
メイン回路基板2とアセンブリ基板9との電気接続はフレキシブルプリント回路基板2a,2b(後述の図5参照)により行われる。
Although not shown, the assembly substrate 9 has a PD chip in which PDs are provided in an array arranged in parallel with the LD chip 9a.
The assembly substrate 9 is supplied with elements to be mounted in the vicinity of the LD chip 9a and the PD chip, for example, a driver for driving the LD chip 9a and an output current from the PD chip so as not to be affected by high frequency driving. Electronic devices such as preamplifiers and main amplifiers to be amplified are also mounted.
Electrical connection between the main circuit board 2 and the assembly board 9 is performed by flexible printed circuit boards 2a and 2b (see FIG. 5 described later).

光軸変換部品10は、アセンブリ基板9上のLDチップ9aからの出射光の光軸及び同基板9上のPDチップの受光面の光軸と、光レセプタクル6に装着されるMPOコネクタのMTフェルールの光軸とを一致させるためのものである。光軸変換部品10には、アセンブリ基板9の主面に対して45°の角度をなす反射面が設けられている。また、光軸変換部品10は、図示は省略するが、拡散光をコリメート光にするためやコリメート光を収束光とするための光学レンズ群が、光結合部材11側の端面及びアセンブリ基板9側の端面に設けられている。この光軸変換部品10は、樹脂モールドにより作製される。   The optical axis conversion component 10 includes an optical axis of light emitted from the LD chip 9 a on the assembly substrate 9, an optical axis of the light receiving surface of the PD chip on the substrate 9, and an MT ferrule of an MPO connector attached to the optical receptacle 6. This is for making the optical axis coincide with each other. The optical axis conversion component 10 is provided with a reflective surface that forms an angle of 45 ° with the main surface of the assembly substrate 9. Although not shown, the optical axis conversion component 10 includes an optical lens group for converting the diffused light into collimated light and the collimated light as convergent light, the end surface on the optical coupling member 11 side and the assembly substrate 9 side. It is provided on the end face of. This optical axis conversion component 10 is produced by a resin mold.

光結合部材11は、光軸変換部品10と光レセプタクル6を光結合させるためのものであり、より具体的には、アセンブリ基板9上のLDチップ9a及びPDチップと、光レセプタクルに装着されるMPOコネクタのMTフェルールの光ファイバとを光結合させるためのものである。   The optical coupling member 11 is for optically coupling the optical axis conversion component 10 and the optical receptacle 6, and more specifically, is mounted on the LD chip 9 a and the PD chip on the assembly substrate 9 and the optical receptacle. This is for optically coupling the optical fiber of the MT ferrule of the MPO connector.

図4は、光トランシーバ1の光結合部材11付近の部分拡大断面図である。
光結合部材11は、図11に示すように、2つのMTフェルール11a,11bのフィジカルコンタクト側11c,11dと反対側の端面同士が、金属板11eを介して接続されている。両MTフェルール11a,11b間の光ファイバは光結合している。なお、MTフェルール11a,11bの外殻は樹脂製である。また、金属板11eは、光レセプタクル6の開口6aを介した電磁放射の影響を軽減するためのものである。
FIG. 4 is a partial enlarged cross-sectional view of the vicinity of the optical coupling member 11 of the optical transceiver 1.
As shown in FIG. 11, in the optical coupling member 11, the end surfaces of the two MT ferrules 11a and 11b opposite to the physical contact sides 11c and 11d are connected to each other through a metal plate 11e. The optical fibers between both MT ferrules 11a and 11b are optically coupled. The outer shells of the MT ferrules 11a and 11b are made of resin. The metal plate 11e is for reducing the influence of electromagnetic radiation through the opening 6a of the optical receptacle 6.

図3の説明に戻る。
アセンブリ基板9にはLDチップ及びPDチップの近傍にアライメントホール9bが設けられている。一方、光軸変換部品10のアセンブリ基板9側の端面からガイドピン(不図示)が突出している。アライメントホール9bに上記ガイドピンを挿入することで光軸変換部品10とアセンブリ基板9とが位置合わせされる。この位置合わせが行われた状態で、アセンブリ基板9と光軸変換部品10とは接着剤により固着される。
Returning to the description of FIG.
The assembly substrate 9 is provided with an alignment hole 9b in the vicinity of the LD chip and the PD chip. On the other hand, guide pins (not shown) protrude from the end surface of the optical axis conversion component 10 on the assembly substrate 9 side. The optical axis conversion component 10 and the assembly substrate 9 are aligned by inserting the guide pin into the alignment hole 9b. In a state where this alignment is performed, the assembly substrate 9 and the optical axis conversion component 10 are fixed by an adhesive.

また、光結合部材11の光軸変換部品10側の端面にもアライメントホール(不図示)が設けられており、光軸変換部品10の光結合部材11側の端面からもガイドピン10aが突出している。上記アライメントホールにガイドピン10aを挿入することで光軸変換部品10と光結合部材11とが位置合わせされる。この位置合わせが行われた状態で、光軸変換部品10と光結合部材11とは接着剤により固着される。   An alignment hole (not shown) is also provided on the end surface of the optical coupling member 11 on the optical axis conversion component 10 side, and the guide pin 10a protrudes from the end surface of the optical coupling component 11 on the optical coupling member 11 side. Yes. The optical axis conversion component 10 and the optical coupling member 11 are aligned by inserting the guide pin 10a into the alignment hole. With this alignment, the optical axis conversion component 10 and the optical coupling member 11 are fixed by an adhesive.

さらに、光結合部材11の光軸変換部品10側と反対側の端部は、MPOクリップとも呼ばれる樹脂製の光レセプタクル6に挿入される。光レセプタクル6の光結合部材11の挿入側と反対側から光ケーブルの端部に設けられたMPOコネクタを装着すると、該MPOコネクタの先端に設けられたアライメントホールに、光結合部材11の光レセプタクル6側に設けられたガイドピン11fが挿入される。これにより、光結合部材11のレセプタクル側のMTコネクタ11bの光フェルールと、光レセプタクル6に装着されたMPOコネクタの光フェルールとのフィジカルコンタクト(PC)を確実のものとすることができる。PCによる荷重はMPOコネクタの装着されるMPOクリップを介して下筐体が受ける。   Further, the end of the optical coupling member 11 opposite to the optical axis conversion component 10 side is inserted into a resin optical receptacle 6 called an MPO clip. When the MPO connector provided at the end of the optical cable is attached from the side opposite to the insertion side of the optical coupling member 11 of the optical receptacle 6, the optical receptacle 6 of the optical coupling member 11 is inserted into the alignment hole provided at the tip of the MPO connector. A guide pin 11f provided on the side is inserted. Thereby, the physical contact (PC) between the optical ferrule of the MT connector 11b on the receptacle side of the optical coupling member 11 and the optical ferrule of the MPO connector attached to the optical receptacle 6 can be ensured. The load by the PC is received by the lower housing through the MPO clip to which the MPO connector is attached.

以上のように位置決めや固着が行われているので、光トランシーバ1では、LDチップ9aから発せられた信号光は、光軸変換部品10により、光結合部材11に光結合され、該光結合部材11を介して、光レセプタクル6に装着されたMPOコネクタの光フェルールに光結合される。また、光レセプタクル6に装着されたMPOコネクタの光フェルールから発せられた信号光は、光結合部材11を介して、光軸変換部品10に伝送され、該光軸変換部品10によってアセンブリ基板9上のPDチップに集光される。   Since positioning and fixing are performed as described above, in the optical transceiver 1, the signal light emitted from the LD chip 9a is optically coupled to the optical coupling member 11 by the optical axis conversion component 10, and the optical coupling member 11, the optical ferrule of the MPO connector attached to the optical receptacle 6 is optically coupled. Further, the signal light emitted from the optical ferrule of the MPO connector attached to the optical receptacle 6 is transmitted to the optical axis conversion component 10 via the optical coupling member 11, and is transmitted onto the assembly substrate 9 by the optical axis conversion component 10. It is condensed on the PD chip.

図5は、図1の光トランシーバ1の分解図であり、上筐体4と下筐体5は断面で示している。
光トランシーバ1は、光レセプタクル6と光結合部材11と光軸変換部品10とアセンブリ基板9とは上述のように固着されるので一体物となっている。この一体物は、光レセプタクル6が上筐体4と下筐体5とにより狭持されることにより光トランシーバ1の筐体3に対して固定される。
FIG. 5 is an exploded view of the optical transceiver 1 of FIG. 1, and the upper housing 4 and the lower housing 5 are shown in cross section.
In the optical transceiver 1, the optical receptacle 6, the optical coupling member 11, the optical axis conversion component 10, and the assembly substrate 9 are fixed as described above, and thus are integrated. This integrated object is fixed to the housing 3 of the optical transceiver 1 by holding the optical receptacle 6 between the upper housing 4 and the lower housing 5.

このような固定状態においても、寸法誤差によらずアセンブリ基板9を放熱するために、光トランシーバ1では、図5に示すように、アセンブリ基板9と下筐体5との間に熱伝導性ゲル12が塗布される。また、光トランシーバ1は、熱伝導性ゲル12がアセンブリ基板9の実装面すなわち上筐体4側の面に熱伝導性ゲル12が回り込んだりしないように、枠状部材13を有する。   Even in such a fixed state, in order to dissipate heat from the assembly board 9 regardless of dimensional errors, the optical transceiver 1 has a thermally conductive gel between the assembly board 9 and the lower housing 5 as shown in FIG. 12 is applied. The optical transceiver 1 also has a frame-like member 13 so that the heat conductive gel 12 does not wrap around the mounting surface of the assembly substrate 9, that is, the surface on the upper housing 4 side.

図6は、熱伝導性ゲル12と枠状部材13を説明するための、光トランシーバ1の分解図であり、上筐体4と下筐体5の一部を切り欠いて示している。
枠状部材13は、アセンブリ基板9の下筐体5側の面(以下、下面)に沿って熱伝導性ゲル12が回り込むことがないようにアセンブリ基板9の下面に貼り付けられるものであり、該下面の熱伝導性ゲル12の塗布領域を囲むように設けられる。
FIG. 6 is an exploded view of the optical transceiver 1 for explaining the heat conductive gel 12 and the frame-like member 13, and a part of the upper housing 4 and the lower housing 5 are cut away.
The frame-like member 13 is affixed to the lower surface of the assembly substrate 9 so that the heat conductive gel 12 does not wrap around along the surface (hereinafter referred to as the lower surface) on the lower housing 5 side of the assembly substrate 9. It is provided so as to surround the application region of the heat conductive gel 12 on the lower surface.

この枠状部材13は、多孔質の弾性体からなり、例えば、図6に示すように、四角形のシートの中央に四角形の孔13aを設けた「片仮名のロ」の字形状を有する。枠状部材13のアセンブリ基板9側の面には予め粘着テープが貼り付けられており、該粘着テープにより枠状部材13はアセンブリ基板9の下面に固着されている。
なお、枠状部材13の厚みは、アセンブリ基板9と下筐体5との間の距離が寸法誤差により最も広くなった場合においても、枠状部材13が下筐体5に物理的に接触する厚みであることが好ましい。
This frame-shaped member 13 is made of a porous elastic body, and has, for example, a “Katakana name B” shape in which a square hole 13 a is provided in the center of a square sheet, as shown in FIG. 6. An adhesive tape is attached in advance to the surface of the frame-shaped member 13 on the assembly substrate 9 side, and the frame-shaped member 13 is fixed to the lower surface of the assembly substrate 9 with the adhesive tape.
The thickness of the frame-shaped member 13 is such that the frame-shaped member 13 physically contacts the lower housing 5 even when the distance between the assembly substrate 9 and the lower housing 5 is the largest due to a dimensional error. Thickness is preferred.

図7及び図8はそれぞれ、アセンブリ基板9と下筐体5との間の距離が広い場合及び狭い場合の光トランシーバ1内部の側面図である。
光トランシーバ1の組み立て時に熱伝導性ゲル12を所定量塗布したとする。このとき、図7に示すように、アセンブリ基板9と下筐体5との間の距離が広い場合、枠状部材13から熱伝導性ゲル12が枠状部材13の孔13aからはみ出ない。また、このとき、図8に示すように、アセンブリ基板9と下筐体5との間の距離が狭い場合、図7のときに比べ枠状部材13が潰されその厚みが小さくなるため、熱伝導性ゲル12が枠状部材13の孔13aからはみ出る。しかし、枠状部材13とアセンブリ基板9の下面とが貼り合わされているので、はみ出した熱伝導性ゲル12aは、下筐体5に沿ってはみ出るため、アセンブリ基板9の実装面に回り込むことがない。
7 and 8 are side views of the inside of the optical transceiver 1 when the distance between the assembly substrate 9 and the lower housing 5 is wide and narrow, respectively.
It is assumed that a predetermined amount of the heat conductive gel 12 is applied when the optical transceiver 1 is assembled. At this time, as shown in FIG. 7, when the distance between the assembly substrate 9 and the lower housing 5 is large, the thermally conductive gel 12 does not protrude from the hole 13 a of the frame member 13. Further, at this time, as shown in FIG. 8, when the distance between the assembly substrate 9 and the lower housing 5 is narrow, the frame-like member 13 is crushed and the thickness thereof becomes smaller than that in FIG. The conductive gel 12 protrudes from the hole 13 a of the frame member 13. However, since the frame-shaped member 13 and the lower surface of the assembly substrate 9 are bonded together, the protruding heat conductive gel 12a protrudes along the lower housing 5 and therefore does not go around the mounting surface of the assembly substrate 9. .

なお、アセンブリ基板9の主な発熱源は、ドライバやプリアンプ等の電子デバイスであるので、該デバイスの実装領域の裏側に、枠状部材13の孔13aが位置するように枠状部材13は貼りつけられる。
また、図3のアセンブリ基板9のアライメントホール9bを熱伝導性ゲル12の塗布領域内に設けると、アライメントホール9bに光軸変換部品10のガイドピンを挿入した後で熱伝導性ゲル12を塗布するとしても、アライメントホール9bとガイドピンの隙間からアセンブリ基板9の実装面に熱伝導性ゲル12が回り込む虞がある。したがって、枠状部材13の孔13aがアライメントホールの形成領域に位置しないように枠状部材13を貼り付けることが好ましい。言い換えると、アライメントホール9bを熱伝導性ゲル12の塗布領域外に設けることが好ましい。
Since the main heat source of the assembly board 9 is an electronic device such as a driver or a preamplifier, the frame member 13 is attached so that the hole 13a of the frame member 13 is located on the back side of the mounting area of the device. It is turned on.
When the alignment hole 9b of the assembly substrate 9 of FIG. 3 is provided in the application region of the heat conductive gel 12, the heat conductive gel 12 is applied after the guide pins of the optical axis conversion component 10 are inserted into the alignment hole 9b. Even then, there is a possibility that the heat conductive gel 12 may wrap around the mounting surface of the assembly substrate 9 from the gap between the alignment hole 9b and the guide pin. Therefore, it is preferable that the frame-shaped member 13 is pasted so that the holes 13a of the frame-shaped member 13 are not located in the alignment hole forming region. In other words, it is preferable to provide the alignment hole 9b outside the region where the heat conductive gel 12 is applied.

この発明は、PCを光ファイバ複数本同時にとる必要があり、PCに必要な力が大きい光トランシーバに好適に用いられる。   The present invention is preferably used for an optical transceiver that requires a plurality of optical fibers for a PC at the same time and has a large force required for the PC.

1…光データリンク(光トランシーバ)、2…メイン回路基板、2a,2b…フレキシブルプリント回路基板、3…筐体、4…上筐体、5…下筐体、6…光レセプタクル、7…スライダ、8…プルタブ、9…アセンブリ基板、9a…LDチップ、9b…アライメントホール、10…光軸変換部品、11…光結合部材、11a…MTフェルール、12…熱伝導性ゲル、13…枠状部材、13a…孔。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical data link (optical transceiver), 2 ... Main circuit board, 2a, 2b ... Flexible printed circuit board, 3 ... Housing, 4 ... Upper housing, 5 ... Lower housing, 6 ... Optical receptacle, 7 ... Slider , 8 ... Pull tab, 9 ... Assembly substrate, 9a ... LD chip, 9b ... Alignment hole, 10 ... Optical axis conversion component, 11 ... Optical coupling member, 11a ... MT ferrule, 12 ... Thermally conductive gel, 13 ... Frame-shaped member , 13a ... holes.

Claims (4)

光ケーブルを介して光信号を送受する光データリンクであって、
前記光ケーブルの端部に設けられた外部光コネクタを受納する光レセプタクルと、
半導体光素子を回路基板に搭載して成るアセンブリ基板と、
前記光レセプタクルが一端に固定され、前記アセンブリ基板が他端に固定されると共に、前記外部光コネクタと前記半導体光素子とを光結合させる樹脂製の光結合部材と、
前記光レセプタクル、前記アセンブリ基板及び前記光結合部材を収納する筐体と、を備え、
前記光レセプタクルは、前記筐体に固定され、
前記光データリンクは、さらに、
前記筐体と前記アセンブリ基板との間に塗布される熱伝導性ゲルと、
前記アセンブリ基板に接着され、前記熱伝導性ゲルの塗布領域の周囲を覆う枠状部材とを備える光データリンク。
An optical data link that transmits and receives optical signals via an optical cable,
An optical receptacle for receiving an external optical connector provided at an end of the optical cable;
An assembly board comprising a semiconductor optical element mounted on a circuit board;
The optical receptacle is fixed to one end, the assembly substrate is fixed to the other end, and a resin optical coupling member that optically couples the external optical connector and the semiconductor optical element;
A housing for housing the optical receptacle, the assembly substrate, and the optical coupling member;
The optical receptacle is fixed to the housing;
The optical data link further includes:
A thermally conductive gel applied between the housing and the assembly substrate;
An optical data link comprising: a frame-like member that is bonded to the assembly substrate and covers a periphery of the application region of the thermally conductive gel.
前記光データリンクは、前記アセンブリ基板の前記半導体光素子の光軸と前記光結合部材の光軸とが一致するように前記光信号を反射する光軸変換部品を備え、該光軸変換部品を介して前記光結合部材と前記アセンブリ基板とが固定され、
前記アセンブリ基板は、該アセンブリ基板に対する前記光電変換部品の位置決めを行うためのアライメントホールを有し、
該アライメントホールは、前記熱伝導性ゲルの塗布領域外に設けられている請求項1に記載の光データリンク。
The optical data link includes an optical axis conversion component that reflects the optical signal so that an optical axis of the semiconductor optical element of the assembly substrate coincides with an optical axis of the optical coupling member, and the optical axis conversion component is The optical coupling member and the assembly substrate are fixed via
The assembly substrate has an alignment hole for positioning the photoelectric conversion component with respect to the assembly substrate;
The optical data link according to claim 1, wherein the alignment hole is provided outside a region where the thermally conductive gel is applied.
前記光結合部材は、前記光軸変換部品に光接続する光ファイバを保持するMTフェルールと、前記光レセプタクルに係合する別のMTフェルールとを有する請求項2に記載の光データリンク。   The optical data link according to claim 2, wherein the optical coupling member includes an MT ferrule that holds an optical fiber optically connected to the optical axis conversion component, and another MT ferrule that engages with the optical receptacle. 前記外部光コネクタはMPOコネクタである請求項1〜3のいずれか1項に記載の光データリンク。
The optical data link according to claim 1, wherein the external optical connector is an MPO connector.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023077903A1 (en) * 2021-11-05 2023-05-11 苏州旭创科技有限公司 Optical module

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