JP2017068206A

JP2017068206A - 光モジュール

Info

Publication number: JP2017068206A
Application number: JP2015196922A
Authority: JP
Inventors: 孝俊八木澤; Takatoshi Yagisawa
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2017-04-06
Also published as: US9798097B2; US20170097476A1

Abstract

【課題】筐体外へ光導波路を引き出す通路から漏れる電磁波ノイズを低減する光モジュールを提供する。
【解決手段】光モジュールは、基板１０１と、光導波路１０５と、筐体１０６とを備える。基板１０１は、光電変換を行う光素子１０４が搭載された基板である。光導波路１０５は、光素子１０４から出力される光、または、光素子１０４へ入力される光を導波させる可撓性の光導波路１０５である。筐体１０６は、基板１０１を収容する収容部１０６ａと、収容部１０６ａの外部へ光導波路１０５を引き出す通路１０６ｂであって、光導波路１０５の導波方向に沿って段差が形成されるように湾曲する通路１０６ｂとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光モジュールに関する。

従来、光通信を行う装置間を接続するためのモジュールとして、ケージへの取り付けやケージからの取り外しを容易に行うことができるプラガブル型の光モジュールが広く使用されている。光モジュールは、例えば、サーバのフロントパネルにおいて、サーバブレードと光ケーブルとを接続するために用いられ、光ケーブルから入力された光を電気信号に変換してサーバブレードへ出力する。また、光モジュールは、サーバブレードから入力された電気信号を光に変換して光ケーブルへ出力する。

光モジュールは、電気信号と光との変換を行う光電変換素子が搭載された基板を筐体内に有する。そして、基板から延伸する可撓性の光導波路によって、光電変換素子から出力される光、または、光電変換素子へ入力される光が導波される。光導波路は、筐体に形成された通路に挿通されて、筐体外へ引き出される。

このような光モジュールを使用する場合、光モジュール内で生成される電磁波ノイズが周囲に影響を与える電磁妨害（ＥＭＩ：Electro Magnetic Interference）を抑えることが重要となる。この点、電磁波ノイズを低減するための対策として、例えば、光モジュールの筐体とケージとの間に電磁シールド部材を追加する技術が知られている。また、光モジュールの筐体を金属片で覆う技術が知られている。

特開２０１３−６９８８３号公報特開２０１３−２９６３９号公報

しかしながら、上述した従来技術では、光モジュールの筐体外へ光導波路を引き出す通路から漏れる電磁波ノイズを低減することまでは考慮されていない。

すなわち、光モジュールとケージとの間に電磁シールド部材を追加する技術では、筐体外へ光導波路を引き出す通路が電磁シールド部材によって覆われていないため、筐体外へ光導波路を引き出す通路から電磁波ノイズが漏れる恐れがある。また、光モジュールの筐体を金属片で覆う技術でも、筐体外へ光導波路を引き出す通路が金属片で覆われていないため、筐体外へ光導波路を引き出す通路から電磁波ノイズが漏れる恐れがある。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、筐体外へ光導波路を引き出す通路から漏れる電磁波ノイズを低減することができる光モジュールを提供することを目的とする。

本願の開示する光モジュールは、一つの態様において、基板と、光導波路と、筐体とを備える。前記基板は、光電変換を行う光素子が搭載された基板である。前記光導波路は、前記光素子から出力される光、または、前記光素子へ入力される光を導波させる可撓性の光導波路である。前記筐体は、前記基板を収容する収容部と、前記収容部の外部へ前記光導波路を引き出す通路であって、前記光導波路の導波方向に沿って段差が形成されるように湾曲する通路とを有する。

本願の開示する光モジュールの一つの態様によれば、筐体外へ光導波路を引き出す通路から漏れる電磁波ノイズを低減することができるという効果を奏する。

図１は、本実施例の光モジュールの内部構成を示す図である。図２Ａは、本実施例の光モジュールのモデルの斜視図である。図２Ｂは、本実施例の光モジュールのモデルの側断面図である。図３は、シミュレーション結果を示す図である。図４は、変形例の光モジュールの内部構成を示す図である。図５は、適用例の光モジュールの全体構成を示す分解斜視図である。

以下に、本願の開示する光モジュールの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により開示技術が限定されるものではない。また、以下の実施例において、同一の構成部材には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施例の光モジュールの内部構成を示す図である。図１において、光モジュール１００は、サーバのフロントパネル１５１において、サーバブレードと光ケーブル１４０とを接続するために用いられるプラガブル型の光モジュールである。光モジュール１００は、サーバブレードのプリント基板１５２上に設置されたケージ１５４へ挿抜自在に取り付けられる。そして、光モジュール１００は、光ケーブル１４０から入力された光を電気信号に変換してサーバブレードへ出力する一方で、サーバブレードから入力された電気信号を光に変換して光ケーブル１４０へ出力する。

光モジュール１００は、プリント基板１０１と、電気コネクタ１０２と、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）１０３と、光導波路１０５と、筐体１０６とを有する。また、光モジュール１００は、ＦＰＣ１０３上に、光電変換素子１０４を有する。

プリント基板１０１は、筐体１０６の内部に配置される。プリント基板１０１の長手方向の一方の端部、つまり図中右端には、カードエッジコネクタが形成されており、光モジュール１００は、このカードエッジコネクタを介してサーバブレードのプリント基板１５２上の電気コネクタ１５３に接続される。また、プリント基板１０１の少なくとも上面において、カードエッジコネクタと電気コネクタ１０２との間には、配線パターンが形成されており、この配線パターンが、電気信号を伝送する。

ＦＰＣ１０３の少なくとも上面には、配線パターンが形成されている。ＦＰＣ１０３は、プリント基板１０１に形成された配線パターンと、電気コネクタ１０２を介して電気的に接続される。

ＦＰＣ１０３の上面には、光素子である光電変換素子１０４が実装されている。光電変換素子１０４は、電気コネクタ１０２を介して入力される電気信号を光に変換する一方で、光導波路１０５を介して入力される光を電気信号に変換する。光電変換素子１０４がＦＰＣ１０３上に搭載されることにより、電気信号と光との変換を行う光電変換器が形成される。

ＦＰＣ１０３の下面には、光を伝送する光導波路１０５が取り付けられている。光導波路１０５は、可撓性を有するシート状の光導波路であり、例えばポリマー導波路である。光導波路１０５は、ＦＰＣ１０３から延伸し、光電変換素子１０４から出力される光、または、光電変換素子１０４へ入力される光を導波させる。光導波路１０５の一端には、光コネクタ１３０が設けられる。

筐体１０６は、導電性材料、例えば、金属により形成されている。筐体１０６は、収容部１０６ａと、収容部１０６ａに連通された通路１０６ｂとを有する。収容部１０６ａは、プリント基板１０１及びＦＰＣ１０３等を収容する。また、収容部１０６ａには、プリント基板１０１の右端のカードエッジコネクタを収容部１０６ａの外部へ露出させる開口が形成される。

通路１０６ｂは、収容部１０６ａの外部へ光導波路１０５を引き出す通路である。通路１０６ｂは、ＦＰＣ１０３の厚み方向に沿って窪む段差が形成されるように湾曲している。言い換えると、通路１０６ｂは、光導波路１０５の導波方向に沿って段差が形成されるように湾曲している。図１の例では、通路１０６ｂは、ＦＰＣ１０３の厚み方向に沿って窪む１つの段差が形成されるように、クランク状に湾曲している。すなわち、従来の光モジュールでは、光モジュール１００の筐体１０６とケージ１５４との間に電磁シールド部材１５５を設けることによって、筐体１０６とケージ１５４との間の隙間から漏れる電磁波ノイズを遮蔽していた。しかしながら、従来の光モジュールでは、筐体１０６外へ光導波路１０５を引き出す通路１０６ｂが電磁シールド部材１５５によって覆われていないため、収容部１０６ａ内で発生する電磁波ノイズが通路１０６ｂから漏れる恐れがあった。

これに対して、通路１０６ｂに他の電磁シールド部材を設ける構造が考えられる。しかしながら、通路１０６ｂに他の電磁シールド部材を設ける場合、部品点数の増大に伴って装置構成が複雑化及び大型化する可能性がある。そこで、本実施例の光モジュール１００では、通路１０６ｂが、ＦＰＣ１０３の厚み方向に沿って窪む段差が形成されるように湾曲している。言い換えると、通路１０６ｂは、光導波路１０５の導波方向に沿って段差が形成されるように湾曲している。これにより、収容部１０６ａ内で発生する電磁波ノイズ（例えば、ＦＰＣ１０３及びプリント基板１０１等から放射される電磁波ノイズ）が通路１０６ｂの段差によって遮蔽される。その結果、光導波路１０５を引き出す通路１０６ｂから漏れる電磁波ノイズを低減することができる。なお、本実施例の光モジュール１００では、従来の光モジュールと同様に、筐体１０６とケージ１５４との間に電磁シールド部材１５５が設けられる。

また、通路１０６ｂは、光導波路１０５の曲げ半径が所定値以下に維持された状態で、収容部１０６ａの外部へ光導波路１０５を引き出す。言い換えると、ＦＰＣ１０３の厚み方向に沿った通路１０６ｂの段差の幅は、通路１０６ｂに挿通された光導波路１０５の曲げ半径が所定値以下に維持されるように、選定される。ここで、光の伝送特性の劣化を抑える観点から、通路１０６ｂに挿通された光導波路１０５の曲げ半径は３ｍｍ以下に維持されることが好ましい。

次に、図２Ａ、図２Ｂ及び図３を用いて、本実施例の光モジュール１００をモデル化し、ＦＰＣ１０３の厚み方向に沿った通路１０６ｂの段差の幅をパラメータとして行ったシミュレーションの結果について説明する。まず、シミュレーション対象である光モジュール１００のモデルについて、図２Ａ及び図２Ｂを用いて説明する。図２Ａは、本実施例の光モジュールのモデルの斜視図である。図２Ｂは、本実施例の光モジュールのモデルの側断面図である。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、シミュレーション対象の光モジュールのモデルでは、筐体１０６の収容部１０６ａに１つの電磁波ノイズ源Ｓが設置され、かつ、収容部１０６ａに２つの通路１０６ｂが連通されている。シミュレーションでは、図２Ａ及び図２Ｂに示したモデルを用いて、ＦＰＣ１０３の厚み方向に沿った通路１０６ｂの段差の幅Ｗを変更した場合に、通路１０６ｂからの電磁波ノイズの放射量がどのように変化するかを確認した。

このシミュレーション結果を図３に示す。図３は、シミュレーション結果を示す図である。図３において、横軸は、ＦＰＣ１０３の厚み方向に沿った通路１０６ｂの段差の幅Ｗ（ｍｍ）を示し、縦軸は、通路１０６ｂからの電磁波ノイズの放射量（ｄＢ）を示す。また、図３において、グラフ５０１は、電磁波ノイズ源Ｓが１０ＧＨｚの電磁波ノイズを発生した場合のシミュレーション結果を示し、グラフ５０２は、電磁波ノイズ源Ｓが２０ＧＨｚの電磁波ノイズを発生した場合のシミュレーション結果を示す。

図３に示すように、ＦＰＣ１０３の厚み方向に沿った通路１０６ｂの段差の幅Ｗが「０」である場合と比較して、幅Ｗが「０」よりも大きい場合、通路１０６ｂからの電磁波ノイズの放射量が低下した。すなわち、ＦＰＣ１０３の厚み方向に沿った通路１０６ｂの段差が存在する場合、収容部１０６ａ内で発生する電磁波ノイズが通路１０６ｂの段差によって遮蔽されることが分かった。また、図３に示すように、ＦＰＣ１０３の厚み方向に沿った通路１０６ｂの段差の幅Ｗが大きいほど、通路１０６ｂからの電磁波ノイズの放射量が低くなった。

以上説明したように、光モジュール１００は、ＦＰＣ１０３と、光導波路１０５と、筐体１０６とを有する。ＦＰＣ１０３は、光電変換を行う光電変換素子１０４が搭載された基板である。光導波路１０５は、ＦＰＣ１０３から延伸し、光電変換素子１０４から出力される光、または、光電変換素子１０４へ入力される光を導波させる可撓性の光導波路である。筐体１０６は、収容部１０６ａと、通路１０６ｂとを有する。収容部１０６ａは、ＦＰＣ１０３等を収容する。通路１０６ｂは、収容部１０６ａの外部へ光導波路１０５を引き出す通路であって、ＦＰＣ１０３の厚み方向に沿って窪む段差が形成されるように湾曲する。言い換えると、通路１０６ｂは、光導波路１０５の導波方向に沿って段差が形成されるように湾曲する。このため、収容部１０６ａ内で発生する電磁波ノイズ（例えば、ＦＰＣ１０３及びプリント基板１０１等から放射される電磁波ノイズ）が通路１０６ｂの段差によって遮蔽される。その結果、光導波路１０５を引き出す通路１０６ｂから漏れる電磁波ノイズを低減することができる。

（変形例）
次に、変形例について説明する。変形例の光モジュールは、筐体１０６の通路１０６ｂの形状を除き、上記実施例の光モジュール１００と同様の構成を有する。したがって、変形例では、上記実施例と共通する構成要素には、同一の参照符号を用いるとともに、その詳細な説明は省略する。

図４は、変形例の光モジュールの内部構成を示す図である。図４に示すように、筐体１０６の通路１０６ｂは、ＦＰＣ１０３の厚み方向に沿って窪む複数の段差が形成されるように湾曲する。言い換えると、通路１０６ｂは、光導波路１０５の導波方向に沿って複数の段差が形成されるように湾曲する。図４の例では、通路１０６ｂは、ＦＰＣ１０３の厚み方向に沿って窪む２つの段差が形成されるように、円弧状に湾曲している。

以上説明したように、変形例の光モジュール１００では、筐体１０６の通路１０６ｂは、ＦＰＣ１０３の厚み方向に沿って窪む複数の段差が形成されるように湾曲する。言い換えると、通路１０６ｂは、光導波路１０５の導波方向に沿って複数の段差が形成されるように湾曲する。このため、収容部１０６ａ内で発生する電磁波ノイズ（例えば、ＦＰＣ１０３及びプリント基板１０１等から放射される電磁波ノイズ）が通路１０６ｂの複数の段差によって段階的に遮蔽される。その結果、光導波路１０５を引き出す通路１０６ｂから漏れる電磁波ノイズをより低減することができる。

（適用例）
上述した光モジュール１００は、組み立て性を向上するために、例えば、筐体が上カバーと下カバーとに分離される光モジュールに適用されることが有効である。図５は、適用例の光モジュールの全体構成を示す分解斜視図である。

図５に示すように、光モジュール１００は、ＭＴ（Mechanically Transferable）フェルール２と、ＭＴフェルール２に位置決めピンを介して位置決めされるレンズ付きフェルール３とを有する。光モジュール１００はさらに、レンズ付きフェルール３を接続方向Ｓ側から支持する支持部４１が形成された下カバー４と、下カバー４に締結固定されてＭＴフェルール２をレンズ付きフェルール３に向かう方向に押圧するフェルールクリップ５とを有する。支持部４１は、接続方向Ｓと反対方向に面する壁面である。

なお、図５において、「Ｓ」はレンズ付きフェルール３に対するＭＴフェルール２の接続方向を指し、「Ｔ」は平板状をなす光モジュール１００の下カバー４の底から開口に向かう厚み方向を指し、「Ｗ」は接続方向Ｓと厚み方向Ｔに対して垂直な幅方向を指している。また、本適用例では、厚み方向Ｔの矢印を図示の便宜上、上方とし、幅方向Ｗの矢印は接続方向Ｓから見て左方を示している。但し、接続方向Ｓのみが方向性を有し、厚み方向Ｔと幅方向Ｗは方向性を有しない。

ＭＴフェルール２は、ほぼ直方体状をなし、接続方向Ｓと反対側には幅方向Ｗ及び厚み方向Ｔに拡大する拡大部を有している。また、レンズ付きフェルール３も、ほぼ直方体状をなし、接続方向Ｓ側に幅方向Ｗ及び厚み方向Ｔに拡大する拡大部を有している。下カバー４の支持部４１は、レンズ付きフェルール３の拡大部の右端面を支持する。

フェルールクリップ５は、下カバー４に締結固定される板状部５１と、ＭＴフェルール２の左端面に当接する一対の当接部５２と、一対の当接部５２と板状部５１とを連結して当接部５２をＭＴフェルール２側に付勢する付勢力を発生する一対のばね部５３とを有する。フェルールクリップ５の材料は、例えば、可撓性を有する金属である。また、フェルールクリップ５は、下カバー４に締結固定するためのネジ部５４と、ネジ部５４を挿通するネジ穴５５とを有する。板状部５１は、ネジ穴５５に対応する一対の耳部５６を有する。

下カバー４は、ＭＴフェルール２とレンズ付きフェルール３とが嵌合されて位置決めされるコの字型の切り欠き部４２を有する。切り欠き部４２よりも支持部４１側には、レンズ付きフェルール３の拡大部を収納する収納部４３が形成される。収納部４３は切り欠き部４２よりも幅方向Ｗに広く厚み方向Ｔに深く形成される。また、下カバー４は、上カバー１１用のネジ１４に対応する一対の雌ネジ部４４と、フェルールクリップ５用のネジ部５４に対応する一対の雌ネジ部４５とを、切り欠き部４２の幅方向Ｗの外側に位置するブロック部４６に備えている。雌ネジ部４４は雌ネジ部４５よりも支持部４１寄りに位置する。支持部４１よりも接続方向Ｓ側にはフェルールブーツ８を収容する一対の収容壁４７が形成される。レンズ付きフェルール３及びフェルールブーツ８が、図１に示した光コネクタ１３０に相当する。

また、光モジュール１００は、レンズ付きフェルール３から光電変換器６に向けて引き出される光導波路１０５と、光導波路１０５を撓ませるフェルールブーツ８とを有する。フェルールブーツ８を光電変換器６に対して光導波路１０５の長さより近接させて配置することで、光導波路１０５は撓んだ状態に維持される。なお、光電変換器６は、図１に示したＦＰＣ１０３及び光電変換素子１０４に相当する。

また、光モジュール１００は、プリント基板１０１と、プリント基板１０１の所定部位に実装された電気コネクタ１０２とを有し、光電変換器６が電気コネクタ１０２に接続されてプリント基板１０１上に配置される。プリント基板１０１の右端にはカードエッジコネクタが形成される。

また、光モジュール１００は、下カバー４が有する開口を閉塞する上カバー１１と、光電変換器６が発生する熱を上カバー１１へ伝導して放熱する放熱シート１２とを有する。

プリント基板１０１では、電気コネクタ１０２が配置される部分からカードエッジコネクタまでの部分が、光電変換器６が搭載される部分よりも幅方向Ｗに広い形態を有している。プリント基板１０１は下カバー４の収容壁４７よりも接続方向Ｓ側に位置する基板収納部４８に収納される。

ＭＴフェルール２の接続方向Ｓと反対側からは光ケーブル１４０が引き出されており、光ケーブル１４０は、一対のスリーブ１６と、カシメリング１７とを介して、一対のケーブルブーツ１８内に収納される。ケーブルブーツ１８には、プルタブ／ラッチ１９が装着される。

合成樹脂部材１３は、プリント基板１０１と上カバー１１との間にできる隙間を埋めるために、プリント基板１０１上の所定の位置に配置される。

なお、プリント基板１０１の右端のカードエッジコネクタと、電気コネクタ１０２との間の高速信号伝送路上に、高速信号の波形整形を行うRetimer等のＩＣを搭載してもよい。

１００光モジュール
１０１プリント基板
１０３ＦＰＣ
１０４光電変換素子
１０５光導波路
１０６筐体
１０６ａ収容部
１０６ｂ通路

Claims

光電変換を行う光素子が搭載された基板と、
前記光素子から出力される光、または、前記光素子へ入力される光を導波させる可撓性の光導波路と、
前記基板を収容する収容部と、前記収容部の外部へ前記光導波路を引き出す通路であって、前記光導波路の導波方向に沿って段差が形成されるように湾曲する通路とを有する筐体と
を備えることを特徴とする光モジュール。
前記通路は、複数の前記段差が形成されるように湾曲することを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
前記通路は、前記光導波路の曲げ半径が所定値以下に維持された状態で、前記収容部の外部へ前記光導波路を引き出すことを特徴とする請求項１又は２に記載の光モジュール。