JP2016072920A - 光トランシーバ - Google Patents

Abstract

【課題】内部に部品を効率よく配置させることが可能な光トランシーバを提供する。【解決手段】光トランシーバ１は、ＩＴＬＡ（レーザ光源）と、ＬＮ変調器１２と、ＬＮ変調器１２と電気的に接続される回路を搭載し、ＬＮ変調器１２の上面１２ａに対向して配置された回路基板２２と、ＬＮ変調器１２の上面１２ａと回路基板２２との間に介在し、上面１２ａと回路基板２２との間隔を規定するスペーサ２３と、ＬＮ変調器１２のＤＣ端子群１２ｄ及び回路基板２２の回路を覆う導電性のシールドカバー２５とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、光トランシーバに関するものである。

特許文献１には、光送受信器に関する技術が開示されている。この光送受信器は、回路基板及び波長可変レーザモジュールを備える。回路基板の裏面にはコネクタ及び光変調器が搭載され、表面には受光素子が搭載されている。回路基板の表面側の筐体には、放熱フィンが形成されている。波長可変レーザモジュールは、放熱フィンが形成された筐体の上壁に熱的に密接するように設けられる。回路基板の表面では、受光素子が筐体の上壁に熱的に密接するように設けられる。回路基板の裏面では、光変調器を除く発熱電子部品が、回路基板を貫通する熱伝導部材を介して、筐体の上壁に熱的に接続されている。

特開２０１３−０８４００６号公報

ＣＦＰ（Centum gigabit Form factor Pluggable）規格の光トランシーバが、業界の一標準（ＭＳＡ）として知られている。ＭＳＡが制定された当初は、１０Ｇｂｐｓ×１０レーン又は２５Ｇｂｐｓ×４レーンの構成で総計１００Ｇｐｓの光伝送を行うことが意図されていた。ＣＦＰ規格に準拠する光トランシーバの筐体の大きさは、１０レーン又は４レーンの電気部品を内部に搭載する必要上、長さ１４４ｍｍ×幅７５ｍｍ×高さ１３．５ｍｍとなっており、従前のＭＳＡで規定された光トランシーバ（ＳＦＰ、ＸＦＰ、Ｘ２等）と比較して、特に平面サイズが大きく設定されている。

また、光トランシーバでは、伝送周波数を増加させる努力とは別に、振幅変調と他の変調方式とを併用して総伝送容量を高める努力がなされている。他の変調方式としては、偏波モード変調、位相変調、又は偏波（Polarization Modulation）と位相（phase modulation）と振幅とを相互に組み合わせた変調が挙げられる。この偏波、位相及び振幅を相互に組み合わせた変調方式は、いわゆるコヒーレント方式による伝送モードとして知られている。コヒーレント方式では、光の位相情報が伝送に利用される。また、局発光との位相差における０°成分と９０°成分の信号強度に対して、それぞれ１又は０の状態を作成及び検知し、この作成及び検知を二つの偏光成分について行うことによって、４倍の伝送容量を確保する。この方式は、ＤＰ−ＱＰＳＫ（Dual Polarization Quadrature Phase Shift Keying）と呼ばれる。

ＤＰ−ＱＰＳＫ又は他のコヒーレント方式では、局発光の安定化（低位相ジッタ）と変調器の小型化とが求められている。良好な位相変調特性を確保するためには、ＬＤ光源から出射された光に外部変調方式で変調を加えることが必須である。また、差動光信号として伝送を行うことが伝送距離の延長には有利であり、差動光を得るにはＭＺ（Mach-Zender）変調器を用いるのが効率的である。ＭＺ変調器は２本のアーム導波路を有しており、２本のアーム導波路における光学特性の均一化が容易であるためである。

ただし、ＭＺ変調器の母材として石英を採用した場合には、ニオブ酸リチウム（Lithium niobate、強誘電体）の電気光学係数が小さいため、変調度を確保すべくアーム導波路の長さ（アーム長）を長くしなければならない。また、変調に必要な電気信号の強度を大きくする必要がある。この強度はアーム長との関係によって決定される。すなわち、電気信号の強度が小さい場合には所定の変調度を確保するためにアーム長を長くして電気光相互作用領域を長くする必要があり、一方、電気信号の強度を大きく設定できる場合にはアーム長を短くすることができる。また、ＭＺ変調器の母材として光透過材料であるＬＮを用いた場合には、光学ロスを小さくすることができる。

一方、母材として半導体を採用したＭＺ変調器（半導体ＭＺ変調器）も知られている。半導体を採用した変調器では、ＬＮと比較して半導体の屈折率が大きいので（ＬＮの屈折率の約２．５倍）変調器全体を小型化することができる。また、半導体の電気光効果はＬＮの電気光効果よりも大きいので、ＭＺ変調器のアーム長を短くすることができ、装置全体をコンパクトに形成することが可能となる。しかしながら、ＭＺ導波路の単一モード性を確保するためにはＭＺ導波路の断面積を小さくしなければならず、導波路と外部との光結合において大きな結合損失を生じるという問題がある。

また、上述したＤＰ−ＱＰＳＫ方式を採用したコヒーレントトランシーバでは、筐体の内部に、Ｔｘ側として光源と変調器；Ｒｘ側として４チャンネル分の受信器と局発光源を搭載しなければならない。ここで、Ｔｘ側の光源とＲｘ側の局発光は共通化が可能であり、また、上述したように、半導体ＭＺ変調器を採用すると、小型化の実現は可能となるが、結合ロスが大きいという問題がある。一方、ＬＮ製の変調器では、装置が大型化する問題、又は変調駆動信号の振幅を高めなければならないという問題が発生する。

ＣＦＰ規格に準拠する光トランシーバでは、ハウジングの大きさが定められており、決められた大きさのハウジングの中にＩＣＲ（Integrated Coherent Receiver）及びＩＴＬＡ（Integratable Tunable Laser Assembly）等、多くの部品を効率よく配置する必要がある。また、上述したＬＮ変調器は、適切な変調度とすべく長い光路を形成する必要があるので細長い形状となり、このようなＬＮ変調器も上記のハウジングの内部に搭載しなければならない。更に、各光部品を光ファイバで結合した光学回路を内部に形成しなければならない。光ファイバは、曲げ径をある程度確保した状態で搭載しなければならないので、光トランシーバの内部には、このような光ファイバを効率よく配置する必要も生ずる。

本発明は、内部に部品を効率よく配置させることが可能な光トランシーバを提供することを目的とする。

本発明の一形態による光トランシーバは、レーザ光を出力するレーザ光源と、矩形の筐体を有し、矩形の一面から入力されるレーザ光を変調し、ＤＣ端子群とＡＣ端子群を有し、ＤＣ端子群が一面と接続する面に配置されているＬＮ変調器と、ＬＮ変調器と電気的に接続される回路を搭載し、一面に接続し面と直交する第１面に対向して配置された回路基板と、第１面と回路基板との間に介在し、第１面と回路基板との間隔を規定するスペーサと、ＬＮ変調器のＤＣ端子群及び回路基板を覆う導電性のシールドカバーとを備える。

本発明の一形態では、内部に部品を効率よく配置させることが可能な光トランシーバを提供することができる。

図１は、本実施形態に係る光トランシーバの外観を示す斜視図である。 図２は、上ハウジング、下ハウジング及びフロントパネルの分解斜視図である。 図３は、光トランシーバ内の各部品の配置を示す図である。 図４は、ＩＣＲが搭載されている付近を拡大させた斜視図である。 図５は、下ハウジングを外した状態を示す斜視図である。 図６は、光トランシーバの機能を示すブロック図である。 図７は、ＩＴＬＡの外観を示す斜視図である。 図８は、ＩＴＬＡの内部構造を示す図である。 図９は、ＩＣＲの斜視図である。 図１０（ａ）は、ＩＣＲの内部平面図である。図１０（ｂ）は、ＩＣＲの機能ブロックを示す図である。 図１１は、突出部の構造、及び内部ファイバの布線状況を示す斜視図である。 図１２は、突出部の拡大図である。 図１３は、突出部の平面図である。 図１４は、ＬＮ変調器と、ＬＮ変調器の出力ポートに接続される偏波保持ファイバと、ＬＮ変調器の入力ポートに接続される単一モードファイバと、出力側端子と、マイクロコネクタとを示す斜視図である。 上ハウジング及び下ハウジングによって囲まれる空間内へのＬＮ変調器の搭載手順を示す図である。 上ハウジング及び下ハウジングによって囲まれる空間内へのＬＮ変調器の搭載手順を示す図である。 図１７は、ＦＰＣ及びシールドカバーが取り付けられた構造を斜め下方から見た図である。 図１８は図１７のXVIII−XVIII線に沿った断面を示す。 図１９（ａ）は、シールドカバーを斜め上方から見た図である。図１９（ｂ）は、シールドカバーを斜め下方から見た図である。 上ハウジング及び下ハウジングによって囲まれる空間内へのＬＮ変調器の搭載手順を示す図である。

本発明の実施形態に係る光トランシーバの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。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及び範囲内でのすべての変更が含まれる。以下の図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る光トランシーバ１の外観を示す斜視図である。光トランシーバ１は、ＣＦＰ規格に準拠するコヒーレントトランシーバである。光トランシーバ１は、上ハウジング（ハウジング）２と、下ハウジング（ハウジング）３と、２本のねじ４と、フロントパネル５とを備えている。以下では、図面において「前後方向」、「上下方向」及び「左右方向」の語を用いるが、これらの語は図示する状態に基づく便宜的なものである。以下の説明において、上方向は下ハウジング３から見て上ハウジング２が設けられる方向であり、前方向は上ハウジング２及び下ハウジング３から見てフロントパネル５が設けられる方向であり、左右方向は２個のねじ４が並設される方向である。

上ハウジング２及び下ハウジング３は、金属製（金属ダイキャスト製）である。上ハウジング２及び下ハウジング３の後端からフロントパネル５の前端までの長さは１４４ｍｍ、フロントパネル５の左右方向の長さは８２ｍｍである。フロントパネル５における左右方向の両側部分には、２本のねじ４がフロントパネル５から前方に突き出ている。ねじ４は、光トランシーバ１をホストシステムのケージに取り付けるためのものである。

図２は、上ハウジング２、下ハウジング３及びフロントパネル５の分解斜視図である。上ハウジング２の内面における左右方向の両側には、ねじ４（図１参照）を収容するための凹部２Ａが形成されている。凹部２Ａは、上ハウジング２の前端から後端にまで延在しているので、ねじ４は、上ハウジング２を前後方向に貫通して凹部２Ａに収容される。上ハウジング２の前端には突出部２Ｂが設けられており、突出部２Ｂの内部には予備空間Ｓ１が形成されている。突出部２Ｂは、下ハウジング３の蓋部３Ａによって封止される。フロントパネル５には、開口５ａが形成されている。

図３は、光トランシーバ１内の各部品の配置を示す図であり、上ハウジングを外した時の様子を示す。図４は、ＩＣＲ１５が搭載されている付近を拡大した斜視図である。図５は、下ハウジング３を外した状態を示す斜視図である。

図３及び図５に示されるように、ねじ４の後端部４ａは、光トランシーバ１の後端に位置する電気プラグ６の両脇から後方に突き出ている。電気プラグ６には、信号用のピンと電源用のピンとが設けられており、合計１４８個のピンが配置されている。各ピンのピッチは０．８ｍｍである。１４８個のピンは、既に説明した２本のねじ４をホストシステムの電気コネクタに形成されたメス螺子に係合することにより、この電気コネクタと係合し、結果、光トランシーバ１はホストシステムと通信可能となる。

図３〜図５に示されるように、上ハウジング２と下ハウジング３とによって囲まれる光トランシーバ１の内部空間に、変調信号を出力する２個のドライバ１１と、ＬＮ変調器１２と、ＩＴＬＡ１３と、偏波保持カプラ（ＰＭＣ：Polarization Maintaining Coupler）１４と、ＩＣＲ（Integrated Coherent Receiver）１５と、ＤＳＰ（DigitalSignal Processor）１６と、セミリジッドケーブル１７と、レセプタクル１８が搭載されている。

ＬＮ変調器１２は細長い直方体状の筐体を有し、ドライバ１１の側方で光トランシーバ１の一方の側壁に沿って配置されている。ＬＮ変調器１２とドライバ１１とは、４本のセミリジッドケーブル１７（図３及び図４参照）を介して電気的に接続されている。セミリジッドケーブル１７は、銅等の金属によって被覆された同軸ケーブルである。セミリジッドケーブル１７は、自由に加工が可能であり且つ加工後にセミリジッドケーブル１７の形状が維持される。よって、上ハウジング２及び下ハウジング３によって形成された内部空間へのセミリジッドケーブル１７の配置を柔軟に行うことが可能であり、各部品の効率的な配置に寄与する。

また、光トランシーバ１の内部には、５本の内部ファイバＦ１〜Ｆ５が配置されている。これらの内部ファイバＦ１〜Ｆ５は、ＬＮ変調器１２、ＩＴＬＡ１３、偏波保持カプラ１４、ＩＣＲ１５及びレセプタクル１８を相互に接続する。ＬＮ変調器１２とレセプタクル１８とは、ＬＮ変調器１２から一旦前方に伸びその後後方に折り返される内部ファイバＦ１を介して接続される。ＬＮ変調器１２によって変調された合波された４本の光信号は、内部ファイバＦ１を介してレセプタクルに伝えられ光コネクタＣ１から出力される。一方、外部からの入力信号光が、光コネクタＣ２から光トランシーバ１に入力される。

レセプタクル１８は、フロントパネル５の開口５ａを貫通しその開口をフロントパネル５から露出し、当該開口に光コネクタＣ１，Ｃ２を受容する。レセプタクル１８とＩＣＲ１５は、レセプタクル１８から一旦後方に伸びその後ハウジングの内部を一周してＩＣＲ１５に導入される内部ファイバＦ２を介して接続されている。光コネクタＣ２から入力した入力信号光は、内部ファイバＦ２を介してＩＣＲ１５に導入される。

ＩＴＬＡ１３は、その一部が開口５ａを貫通して予備空間Ｓ１に搭載されている。偏波保持カプラ１４は、レセプタクル１８の後方で、ＬＮ変調器１２が対向する側壁とは反対の側壁に沿って配置されている。ＩＣＲ１５は、偏波保持カプラ１４に沿って配置されている。詳しくは、偏波保持カプラ１４とＩＣＲ１５は回路基板を挟んで上下方向に配置されている。ＤＳＰ１６は、ＩＣＲ１５の後方に位置している。

図６は、光トランシーバ１の機能を示すブロック図である。図６における中抜き線は光学経路を示し、実線は電気経路を示す。ＩＴＬＡ１３は、波長可変ＬＤモジュールであり、局発光を出射するレーザ光源として機能する。ＩＴＬＡ１３から出射される局発光の波長は、１．５５μｍ帯に属し、１．５３μｍ〜１．５７μｍ程度である。

偏波保持カプラ１４は、ＩＴＬＡ１３が出力する局発光を、偏光方向を維持して分離し、その一方をＬＮ変調器１２に導入し他方をＩＣＲ１５に導入する。ＬＮ変調器１２は、入力された局発光を、ドライバ１１から出力された電気信号により変調する。この電気信号の周波数は、例えば、１０ＧＨｚ、２５ＧＨｚあるいは４０ＧＨｚである。上述した４本のセミリジッドケーブル１７は、それぞれ電気信号ＱＸ、ＱＹ、ＩＸ、ＩＹに対応している。ＱＸ，ＱＹ、ＩＸ、ＩＹは、それぞれ各偏光の実部及び虚部に対応する信号である。

ＩＣＲ１５は、光コネクタＣ２を介して入力される入力信号光と局発光との間で積演算を行い、入力信号光の位相情報を検出しＩＸ、ＱＸ、ＩＹ、ＱＹの各成分に対応する４つの電気信号を生成ＤＳＰ１６に出力する。ＤＳＰ１６は、４つの電気信号から受信データを回復し、電気プラグ６（図２、図４を参照）を介してホストシステムに伝送する。

図７は、ＩＴＬＡ１３の外観を示す斜視図である。図７に示されるように、ＩＴＬＡ１３は、いわゆるバタフライパッケージを有するチューナブルＬＤ１３Ａと、このバタフライパッケージを搭載する基板１３Ｂと、チューナブルＬＤの光出力、出力波長を制御する回路を搭載した制御基板１３Ｃと、光トランシーバ１の主回路基板との間で信号を送受するフレキシブルプリント回路（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）基板が接続されるコネクタ１３Ｄを備えている。チューナブルＬＤ１３Ａからは、局発光が後方（図７に示される矢印の方向）に出力される。また、図８に示されるように、ＩＴＬＡ１３の内部には、波長可変ＬＤ（Laser Diode）１３ａと、エタロンフィルタ１３ｃ及びモニタフォトダイオード（Photodiode：ＰＤ）１３ｅを含む波長ロッカ１３ｂと、モニタＰＤ１３ｄが内蔵されている。ＬＤ１３ａは高精度に温度制御される。ＩＴＬＡ１３から出力される局発光のスペクトル幅は、１００ｋＨｚ以下程度に抑えられている。また、局発光の波長が１．５５μｍ帯に属する場合には局発光の周波数が１９５ＴＨｚ程度となるので、スペクトル幅が１００ｋＨｚの場合、その単色性は５．０×１０^−８程度となる。

図９は、ＩＣＲ１５の斜視図である。図１０（ａ）は、ＩＣＲ１５の内部平面図である。図１０（ｂ）は、ＩＣＲ１５の機能ブロック図である。図９に示されるように、ＩＣＲ１５は、直方体状となる筐体１５Ｂの両側に２０本のＤＣリード１５Ｃ（ＧＮＤリードを含む）と、筐体１５Ｂの後壁に１３本のＲＦリード１５Ｄとを有する。

このＩＣＲ１５の内部では、それぞれの偏光成分に対して光学的演算（積演算）が行うために、局発光の偏波を９０°回転するλ／２板１５Ａを内蔵している。ＩＴＬＡ１３からＩＣＲ１５、厳密にはＩＣＲ１５内のλ／２板１５Ａまでの光学経路は、偏光方向を維持する必要がある。また、ＩＣＲ１５は、ＶＯＡ１５ａと、２個のディレイ回路１５ｂと、２個のハイブリッド回路１５ｃと、２個のアンプ１５ｄとを備えている。

なお、ＬＮ変調器１２、ＩＴＬＡ１３及びＩＣＲ１５には、その光学特性を発揮するためのバイアス信号を入力する多数の電極が設けられる。例えばＬＮ変調器１２は、変調電極に加えて、位相補償電極、差動バランス電極、及び各アーム導波路を伝播する光信号のモニタ電極等を有する。ＩＴＬＡ１３は、発振波長を選択、維持するために内蔵するミラー素子の温度を制御する電極、活性層にキャリアを注入する電極、波長可変ＬＤ全体の温度を制御する熱電変換素子（Thermo-Electric Cooler：ＴＥＣ）に電流を供給するための電極、あるいは、出射光の強度及び波長のモニタ結果を出力する電極等を有する。ＩＣＲ１５は、内蔵する８個のＰＤへのバイアス電圧を印加するための電極、プリアンプの利得を調整するための電極等を有する。

図１１は、突出部２Ｂの構造、及び内部ファイバＦ１〜Ｆ５の布線状況を示す斜視図である。図１１に示されるように、突出部２Ｂに設けられた予備空間Ｓ１には、ＬＮ変調器１２の前端部とＩＴＬＡ１３の一部（前側部分）とが配置される。突出部２Ｂの高さと下ハウジング３の蓋部３Ａの厚さとの和は、フロントパネル５（図２参照）の高さよりも小さい。よって、蓋部３Ａで封止された突出部２Ｂは、フロントパネル５を貫通し前方に突出する。

光トランシーバ１はさらに後方側にも突出部２Ｃを有する。図１２は、突出部２Ｃの拡大図であり、図１３はその平面図である。図１２及び図１３に示されるように、上ハウジング２の後端には、左右方向に延在する後壁２Ｄとその外方に突出部２Ｃを有する。下ハウジング３は上ハウジング２の後壁２Ｄの位置で終端されており、従って、突出部２Ｃはハウジング内部空間とは遮断され、さらに、電気プラグ６が当該突出部２Ｃに位置する。すなわち、電気プラグ６は後壁２Ｄを貫通してハウジング内部空間から突出部２Ｃに露出している。

後壁２Ｄは、溝部２ｂをその頂部に備えており、この溝部２ｂにはシールドガスケットが挿入される。後壁２Ｄはその中央部に形成された切欠き２ｃと、ＬＮ変調器１２側の端部に形成された切欠き２ｄを有する。ＬＮ変調器１２の位置と切欠き２ｄの位置は整合している。二つの切欠き２ｃ，２ｄは、ほぼ後壁２Ｄの全高および上ハウジング２の底部にまで達している。

切欠き２ｃ，２ｄ内には、ＬＮ変調器１２の後端から後方に伸びだし偏波保持カプラ１４に向かう内部ファイバＦ３がセットされる。すなわち、内部ファイバＦ３はＬＮ変調器１２の後端から引き出され、切り込み２ｄ内にセットされたのち突出部２Ｃ内で折り返された後他方の切り込み２ｃを貫通して再びハウンジング内に導入される。その後、ＬＮ変調器１２の側方を展開して前方側の予備空間Ｓ１内で再び折り返されて一方のマイクロコネクタ１９Ｒに接続する。マイクロコネクタ１９Ｌ、１９Ｒは偏波保持コネクタである。マイクロコネクタ１９Ｒから引き出された内部ファイバＦ３はハウジング後部側で大きく反転された後、偏波保持カプラ１４の後端に入力する。一方、ＩＴＬＡ１３が出射した局発光は、内部ファイバＦ４を伝播する。内部ファイバＦ４は、ＩＴＬＡ１３から一旦後方に展開し、ＬＮ変調器１２を大きく囲む様にハウジング後端で展開し、ＬＮ変調器１２とハウジング側壁の間の隙間を展開して前方側予備室Ｓ１内に導入され、そこで反転して偏波保持カプラ１４の前端に接続される。

偏波保持カプラ１４の後端に接続されて偏波保持カプラ１４から後方に伸びるもう一方の内部ファイバＦ５は、ハウジングの後部で大きく展開し他方の側壁に向かい、ＬＮ変調器１２と側壁の間を通ってハウジングの前部でＬＮ変調器１２を横切って、ＩＣＲ１５の前端に位置するプラグＰに接続される。光コネクタＣ２から後方に伸びる受信光用の内部ファイバＦ２は、ＩＣＲ１５と側壁との間を展開し、ハウジング後部で大きく展開して反対側の側壁に向かい、ＬＮ変調器１２と他方の側壁の間を展開し、ＬＮ変調器１２の前方側でＬＮ変調器１２を横切り、ＩＣＲ１５の前端に位置する信号コネクタＣ３に接続される。

ＬＮ変調器１２の前端に位置する出力ポート１２Ａから前方に伸びる内部ファイバＦ１は、予備空間Ｓ１で折り返されてからハウジングの中央部を通り、ハウジングの後部で再度前方側に折り返され、レセプタクル１８の出力側端子１８Ａに接続される。出力側端子１８Ａは、光コネクタＣ１の後方に位置する。なお、偏波保持カプラ１４から伸びる３本の内部ファイバＦ３，Ｆ４，Ｆ５のうち、ＩＣＲ１５と接続されている内部ファイバＦ５を除く２本の内部ファイバＦ３，Ｆ４については、途中にマイクロコネクタ１９Ｌ、１９Ｒが接続されており、残余の内部ファイバＦ５はＩＣＲ１５に偏波保持コネクタにより接続されるので、偏波保持カプラ１４の交換が可能である。

更に、ハウジング外の突出部２Ｃ上に引き出された内部ファイバＦ３を保護するため、突出部２Ｃの上部に金属製のカバー２０が設けられる。このカバー２０は、３箇所に爪部２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを有し、爪部２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを、突出部２Ｃに形成された孔部２ｅ，２ｆ，２ｇにそれぞれ係合することによって、突出部２Ｃ上に取り付けられる。このように突出部２Ｃ上に展開された内部ファイバＦ３を保護する構造を簡易に構成することができる。

突出部２Ｃにおいて内部ファイバＦ３が通る領域Ｓ２は、半円状にざぐられており、この領域Ｓ２の淵にそって内部ファイバＦ３が展開される。領域Ｓ２の外縁の曲率は１５ｍｍよりも大きく、内部ファイバＦ３をこの外縁押し当てて配置すれば内部ファイバＦ３の曲げ径を１５ｍｍよりも大きくすることができる。

以上、本実施形態の光トランシーバ１では、図１１に示されるように、上ハウジング２がフロントパネル５から突出する予備空間Ｓ１を有する。そして、予備空間Ｓ１にＬＮ変調器１２の前端部とＩＴＬＡ１３の一部とを配置しているように、予備空間Ｓ１を、各部品や内部ファイバを配置するためのスペースとして有効利用することができる。なお、本実施形態では、予備空間Ｓ１にＬＮ変調器１２の前端部とＩＴＬＡ１３の一部とを配置したが、この配置に限られず、予備空間Ｓ１には、ＬＮ変調器１２、ＩＴＬＡ１３、偏波保持カプラ１４及びＩＣＲ１５の少なくともいずれかが配置されていればよい。

また、光トランシーバ１では、ハウジングの後部に後壁２Ｄが設けられており、この後壁２Ｄは、切り込み２ｃ，２ｄを備える。そして、内部ファイバＦ３は、一方の切り込み２ｃを通過してハウジング外部に引き出され、ハウジングの外側で大きく展開して他方の切り込み２ｄを通過して再びハウジング内に導入される。このように後壁２Ｄの切り込み２ｃ，２ｄに内部ファイバＦ３を通過させることで、ハウジング外であっても内部ファイバＦ３を配置するスペースとして有効利用することができる。

また、ハウジング外部に引き出された内部ファイバＦ３は、カバー２０によって保護される。カバー２０は、その爪部２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを突出部２Ｃに設けられた孔部２ｅ，２ｆ，２ｇに係合させることによって、上ハウジング２に簡単に装着できる。

ここで、ＬＮ変調器１２の周辺構造について詳細に説明する。図１４は、ＬＮ変調器１２と、ＬＮ変調器１２の出力ポート１２Ａに接続される単一モードファイバ（Single Mode Fiber：ＳＭＦ）とＬＮ変調器１２の入力ポート１２Ｂに接続される偏波保持ファイバ（Polarization Maintaining Fiber：ＰＭＦ）である内部ファイバＦ３と、出力側端子１８Ａと、マイクロコネクタ１９Ｒとを示す斜視図である。

図１４に示されるように、ＬＮ変調器１２は、長手方向Ａ３に沿って延びる直方体状（断面矩形状）をしている。入力ポート１２Ｂは該長手方向Ａ３の一端面（後端面）に設けられており、出力ポート１２Ａは該長手方向Ａ３の他端面（前端面）に設けられている。また、ＬＮ変調器１２は、該矩形の一辺に相当し上記一端面及び上記他端面と接続する上面（第１面）１２ａと、該矩形の別の一辺に相当し上面１２ａと交差する方向に延びる側面（第２面）１２ｂとを有する。側面１２ｂは上記一端面及び上記他端面と接続する面であり、例えば上面１２ａと直交する。側面１２ｂの後部側には４つのＡＣ端子１２ｃからなるＡＣ端子群が配置され、側面１２ｂの前部側にはＤＣ端子群１２ｄが配置されている。４つのＡＣ端子１２ｃそれぞれには、図３に示されたように、４本のセミリジッドケーブル１７が接続される。ＤＣ端子群１２ｄは、１組あたり６個のＤＣ端子を３組（計１８個）有する。これらのＤＣ端子には、位相調整用のバイアス端子、入力光及び出力光の強度モニタ出力端子、並びにＧＮＤ端子等が含まれる。

上ハウジング２及び下ハウジング３によって囲まれる空間内へのＬＮ変調器１２の搭載手順は以下のとおりである。まず、図１５に示されるＦＰＣ基板２１を準備する。ＦＰＣ基板２１は、一端部２１ａと、他端部２１ｂと、一端部２１ａ及び他端部２１ｂを相互につなぐ可撓性部分（曲げ部分）２１ｃとを有し、ＦＰＣ基板２１の複数の配線は、一端部２１ａから他端部２１ｂにわたって延びている。一端部２１ａの複数の端子は、ＬＮ変調器１２のＤＣ端子群１２ｄに対応する間隔で配置されており、他端部２１ｂの複数の端子は、一端部２１ａよりも間隔を狭めて配置されている。従って、他端部２１ｂの幅は一端部２１ａの幅よりも狭い。そして、ＬＮ変調器１２のＤＣ端子群１２ｄにＦＰＣ基板２１の一端部２１ａをソルダリングする。これにより、一端部２１ａはＬＮ変調器１２の側面１２ｂと対向し、側面１２ｂに沿って延びることとなる。

続いて、図１６（ａ）に示される回路基板２２を準備する。回路基板２２は、表面２２ａと、裏面２２ｂとを有し、ＬＮ変調器１２のＤＣ端子群１２ｄと接続される回路を表面２２ａ上に搭載している。なお、回路基板２２の裏面２２ｂ上には、電子部品は搭載されておらず全面がグランドパターン、正確には信号グランドパターンとなっている。そして、ＦＰＣ基板２１の他端部２１ｂを、回路基板２２の裏面２２ｂに設けられたパッドにソルダリングする（図１６（ａ）参照）。これにより、ＤＣ端子群１２ｄと回路基板２２とが、ＦＰＣ基板２１を介して互いに電気的に接続される。

続いて、図１６（ｂ）に示されるように、ＬＮ変調器１２の上面１２ａの一部を覆うように導電性スペーサ２３を配置する。スペーサ２３は、その平面形状がいわゆるＵ字状（コの字状）である板状の部材であり、各辺に囲まれた中央部に空間を有し、該空間によってＦＰＣ基板２１の他端部２１ｂとの接触を回避する。そして、図１６（ｃ）に示されるように、この空隙にＦＰＣ基板２１の他端部２１ｂが収まるようにＦＰＣ基板２１の可撓性部分２１ｃを折り曲げる。なお、スペーサ２３としては、例えば２〜３ｍｍといった厚みを有する銅合金に金メッキを施したものが用いられる。ただし、金メッキに代えてＮｉメッキでもよく、あるいは、ベース金属として銅合金に代えてＳＵＳを用いてもよい。ＬＮ変調器１２自体の発熱があまり大きくないので、スペーサ２３の材料の選択の幅は広い。

続いて、図１６（ｄ）に示される他のＦＰＣ２４の一端部を回路基板２２の部分２２ｄの端に半田付けする。ＦＰＣ２４は、ハウジング内に搭載されるマザーボード（主基板）と回路基板２２とを電気的に接続する。その後、ＬＮ変調器１２のＤＣ端子群１２ｄと、回路基板２２の表面２２ａ上の回路とを覆うシールドカバー２５を取り付ける。シールドカバー２５、回路基板２２、スペーサ２３及びＬＮ変調器１２の上面１２ａには、互いに位置が整合された複数の孔が形成されており、これらの孔にネジ２６を螺合することによって、シールドカバー２５、回路基板２２及びスペーサ２３がＬＮ変調器１２に固定される。こうして、ＬＮ変調器１２、回路基板２２、シールドカバー２５、及びスペーサ２３を含むＬＮ変調器アセンブリ２７が完成する。さらに、ＬＮ変調器の金属製筐体は導電性スペーサ２３を介して回路基板２２と螺子２６により確実に固定され、また、この裏面の信号グランドにはシールドカバー２５も確実に接続されるので、回路基板上の回路（モニタ回路）がシールドされるとともに、その信号グランドのノイズが減少する。

ここで、図１７は、ＦＰＣ２４及びシールドカバー２５が取り付けられた構造を斜め下方から見た図である。図１８は図１７のXVIII−XVIII線に沿った断面を示す。図１９（ａ）は、シールドカバー２５を斜め上方から見た図であり、図１９（ｂ）は、シールドカバー２５を斜め下方から見た図である。図１８に示されるように、ＦＰＣ基板２１が折り曲げられ、ＦＰＣ基板２１の他端部２１ｂはＬＮ変調器１２の上面１２ａに沿って延びる。また、回路基板２２は、ＬＮ変調器１２の上面１２ａに対向して配置される。スペーサ２３は、ＬＮ変調器１２の上面１２ａと回路基板２２との間に介在し、上面１２ａと回路基板２２との間隔を規定する。更に、回路基板２２は、上面１２ａ上の部分２２ｃと、上面１２ａからはみ出た部分２２ｄとを含む。

また、図１７〜図１９に示されるように、シールドカバー２５は、回路基板２２の表面２２ａを覆う第１部分２５ａと、回路基板２２の裏面２２ｂのうち部分２２ｄに対応する裏面２２ｂの一部を覆う第２部分２５ｂと、ＤＣ端子群１２ｄを覆う第３部分２５ｃとを有する。

第１部分２５ａは、回路基板２２の表面２２ａに沿って延びる板状を成す。第２部分２５ｂは、回路基板２２の裏面２２ｂに沿って延びる板状を成す。第３部分２５ｃは、ＬＮ変調器１２の側面１２ｂに沿って延びる板状を成す。そして、第１部分２５ａ及び第２部分２５ｂは互いに間隔をあけて平行に延びており、シールドカバー２５の端辺２５ｄにおいて互いに繋がっている。第２部分２５ｂの長さは、第１部分２５ａの長さの半分程度である。端辺２５ｄには開口２５ｅが形成されており、図１８に示されるように、ＦＰＣ２４が開口２５ｅから延び出ている。第２部分２５ｂ及び第３部分２５ｃは直交している。このようなシールドカバー２５は、例えば一枚の金属板を切断および折り曲げだけで形成することができる。

また、第３部分２５ｃの両側部２５ｆは、第１部分２５ａ及び第２部分２５ｂからせり出しており、ＬＮ変調器１２の側面１２ｂに向けて僅かに屈曲している。この両側部２５ｆがＬＮ変調器１２に接触すると、第３部分２５ｃと側面１２ｂとの間に隙間が生じ、第３部分２５ｃがＤＣ端子群１２ｄに触れることなくシールド構造を実現できる。

以上の工程を経て組み立てられたＬＮ変調器アセンブリ２７を、ハウジング内部に搭載する。ここで、ＬＮ変調器アセンブリ２７はＩＴＬＡ１３をハウジング内に搭載した後に搭載されるので、図２０（ａ）に示されるように、ハウジング内にはＩＴＬＡ１３が既に配置されている。本実施形態では、回路基板２２に形成された二個のネジ孔２２ｆ（図１６（ｄ）、図１８を参照）のみを用いて、図２０（ｂ）に示されるようにＬＮ変調器アセンブリ２７をハウジング内に搭載する。すなわち、二つのネジ孔２２ｆにネジ３２を挿入し、当該ネジ３２を上ハウジング２のネジ孔に螺合させることのみによって、ＬＮ変調器アセンブリ２７を上ハウジング２に固定する。ここで、回路基板２２の裏面側において螺子孔２２ｆの周囲部分は信号グランドのパターンが取り除かれており、ＬＮ変調器アセンブリ２７を上ハウジング２に螺子止めしても、基板裏面の信号グランドが筐体グランド（フレームグランド、シャーシグランド）に導通することはない。また、ＬＮ変調器１２の筐体のうちＬＮ変調器アセンブリ２７で覆われていない箇所は、予め絶縁テープを張り付けておき、筐体と上ハウジングの導通を遮断している。

なお、図２０（ａ）では、図２とは上ハウジング２の内面の形態が異なる。すなわち、図２に示された上ハウジング２の内面は平坦であったが、図２０（ａ）に示される上ハウジング２の内面には、複数のテラス２ｈと、当該テラス２ｈの間に位置する複数の溝２ｉとが形成されている。溝２ｉには、セミリジッドケーブル１７（図３及び図４参照）が収容される。各溝２ｉはセミリジッドケーブル１７の径よりも深く形成されており、テラス２ｈの頂上はドライバ１１（図３、４参照）に熱的に接触することができる。これにより、ドライバ１１から上ハウジング２への放熱経路を確保できる。また、上ハウジング２の内面には、テラス２ｈ以外にも様々な凹凸が形成されている。これらの凹凸は、マザーボード（主基板）上に搭載された電子素子に直接、あるいは放熱シートを介して熱的に接触し、各電子素子の放熱経路を確保するために設けられている。特に、ＤＳＰ１６は、それ単体で３０Ｗ近く発熱する場合があるので、安定して動作させるためには効率のよい放熱経路を確保することが必要である。

ＬＮ変調器アセンブリ２７を搭載したのち、図２０（ｂ）に示されるように、４本のセミリジッドケーブル１７を配設する。このとき、各セミリジッドケーブル１７は対応する溝２ｉに収容される。その後、テラス２ｈの上面にカバー２９をネジ３０によってテラス２ｈに固定する。カバー２９は例えばＳＵＳ製である。そして、カバー２９上に放熱シート（不図示）を装着することにより、この後に搭載されるマザーボード（主基板）上の電子素子（特にドライバ１１）と熱的に接触させる。このように、テラス２ｈをマザーボード（主基板）上の電子素子にカバー２９を介して熱的に接触させることで、電子素子の効率的な放熱を実現できる。なお、カバー２９はＳＵＳ製に限らず銅製や銅合金製であってもよい。

続いて、ＩＣＲ１５及びマザーボード（主基板）をハウジング内に搭載する。これにより、光トランシーバ１が完成する。なお、図２０（ｂ）ではＩＴＬＡ１３にＦＰＣ３１が既に装着されているように描かれているが、このＦＰＣ３１は、マザーボード側へのソルダリングを、ハウジング外で行い、マザーボードの搭載後にＦＰＣ３１のＩＴＬＡ１３側端部に装着されたコネクタをＩＴＬＡ１３に準備されたコネクタと係合する。従って、ＦＰＣ３１は、ＬＮ変調器アセンブリ２７の組み付けの際にはまだ装着されていない。

以上に説明したとおり、本実施形態の光トランシーバ１は、以下の構成を備えている。
・局発光を出力するレーザ光源（ＩＴＬＡ１３）。
・断面形状が矩形であり、一端面から入力される局発光を変調し、ＤＣ端子群１２ｄとＡＣ端子群を有し、ＤＣ端子群１２ｄが一端面と接続する面（側面１２ｂ）に配置されているＬＮ変調器１２。
・ＬＮ変調器１２と電気的に接続される回路を搭載し、ＬＮ変調器１２の上面１２ａに対向して配置された回路基板２２。
・この上面１２ａと回路基板２２との間に介在し、両者の間隔を規定する導電製スペーサ２３。
・ＬＮ変調器１２のＤＣ端子群１２ｄ及び回路基板２２を覆う導電性のシールドカバー２５。
このような構成によれば、ＬＮ変調器１２の周辺の空間を効率よく使い、光トランシーバ１の内部に回路基板２２等を好適に配置しつつ、ＬＮ変調器１２以外の部品（ドライバ１１、ＩＴＬＡ１３、偏波保持カプラ１４、ＩＣＲ１５、ＤＳＰ１６等）を効率よく配置させることが可能となる。また、ＬＮ変調器１２の筐体をはトランシーバハウジングからは遮断し、かつ、回路基板２２、ＤＣ端子群１２ｄをシールドカバー２５によって効果的にシールドすることで、ハウンジング内で発生した、あるいは外来ノイズがＬＮ変調器１２に与える影響を回避することができる。

また、本実施形態のように、ＤＣ端子群１２ｄが上記矩形の側面１２ｂに設けられ、回路基板２２が、上面１２ａ上の部分２２ｃと、上面１２ａからはみ出た部分２２ｄとを含み、その表面２２ａ上のみに回路を搭載している場合、シールドカバー２５は、回路基板２２の表面２２ａを覆う第１部分２５ａと、上記はみ出した部分２２ｄを覆う第２部分２５ｂと、ＤＣ端子群１２ｄを覆う第３部分２５ｃとを有してもよい。これにより、回路基板２２の回路と、ＤＣ端子群１２ｄとをより効果的にシールドし、ノイズの発生を格段に低減することができる。

また、本実施形態のように、ＤＣ端子群１２ｄと回路基板２２とはＦＰＣ基板２１を介して互いに電気的に接続され、ＦＰＣ基板２１は、ＤＣ端子群１２ｄに接続される一端部２１ａと、回路基板２２に接続される他端部２１ｂとを繋ぐ可撓性部分（曲げ部分）２１ｃを有してもよい。これにより、直交して配置される側面１２ｂと、回路基板２２とを好適に接続できる。

また、本実施形態のように、シールドカバー２５は、一枚の金属板が折り曲げられて成ってもよい。

以上、本発明に係る好適な実施形態について説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能であることは、当業者によって容易に認識される。例えば、上記実施形態のシールドカバー２５は、回路基板２２の表面２２ａを覆う第１部分２５ａと、裏面２２ｂの一部を覆う第２部分２５ｂと、ＤＣ端子群１２ｄを覆う第３部分２５ｃとを有する。本発明におけるシールドカバーは、このような形状に限られるものではなく、ＤＣ端子群１２ｄ及び回路基板２２の回路を覆う様々な形状を有することができる。

１…光トランシーバ、２…上ハウジング、３…下ハウジング、５…フロントパネル、６…電気プラグ、１１…ドライバ、１２…ＬＮ変調器、１２ａ…上面、１２ｂ…側面、１２ｃ…ＡＣ端子、１２ｄ…ＤＣ端子群、１３…ＩＴＬＡ、１４…偏波保持カプラ、１５…ＩＣＲ、１６…ＤＳＰ、１７…セミリジッドケーブル、１８…レセプタクル、１９Ｌ，１９Ｒ…マイクロコネクタ、２０…カバー、２１…ＦＰＣ基板、２２…回路基板、２３…スペーサ、２４…ＦＰＣ、２５…シールドカバー、２７…ＬＮ変調器アセンブリ、Ｆ１〜Ｆ５…内部ファイバ。

Claims (6)

1. レーザ光を出力するレーザ光源と、
   矩形の筐体を有し、前記矩形の一面から入力される前記レーザ光を変調し、ＤＣ端子群とＡＣ端子群を有し、前記ＤＣ端子群が前記一面と接続する面に配置されているＬＮ変調器と、
   前記ＬＮ変調器と電気的に接続される回路を搭載し、前記一面に接続し前記面と直交する第１面に対向して配置された回路基板と、
   前記第１面と前記回路基板との間に介在し、前記第１面と前記回路基板との間隔を規定するスペーサと、
   前記ＬＮ変調器のＤＣ端子群及び前記回路基板を覆う導電性のシールドカバーと、
   を備える、光トランシーバ。
2. 前記回路基板は、前記ＬＮ変調器の前記第１面上の部分と、前記第１面からはみ出た部分を含み、前記第１面と対向する側の面とは反対の面に前記回路を搭載しており、
   前記シールドカバーは、前記回路基板の前記回路を搭載する面を覆う第１部分と、前記第１面に対向する面のうち前記はみ出た部分を覆う第２部分と、前記ＤＣ端子群を覆う第３部分とを有する、請求項１に記載の光トランシーバ。
3. 前記第２部分は前記回路基板に沿って延びる板状を成し、前記第３部分は前記ＤＣ端子群が配置された面に沿って延びる板状を成し、前記第２部分及び前記第３部分は互いに直交する方向に延びている、請求項２に記載の光トランシーバ。
4. 前記ＤＣ端子群と前記回路基板とはフレキシブルプリント回路基板を介して互いに電気的に接続されており、
   前記フレキシブルプリント回路基板は、前記ＤＣ端子群が配置された前記ＬＮ変調器の面に沿って延びる部分と、前記回路基板に沿って延びる部分とを繋ぐ曲げ部分を有する、請求項２または３に記載の光トランシーバ。
5. 前記シールドカバーは、一枚の金属板が折り曲げられて成る、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光トランシーバ。
6. 前記レーザ光源、前記ＬＮ変調器、前記回路基板、前記スペーサ、及び前記シールドカバーを収容するハウジングを更に備え、
   前記ＬＮ変調器の筐体は、前記ハウジングとは電気的に遮断されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光トランシーバ。

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