JP2018146723A

JP2018146723A - 光モジュール

Info

Publication number: JP2018146723A
Application number: JP2017040743A
Authority: JP
Inventors: 森山　聡史; Satoshi Moriyama; 聡史森山; 治大工原; Osamu Daikuhara
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 2017-03-03
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2018-09-20
Also published as: US20180252874A1; US10261269B2

Abstract

【課題】光ケーブルが大きく曲がることがなく、光損失が生じにくく、光ファイバが折れ曲がることのない光モジュールを提供する。【解決手段】光が伝播する光導波路と、前記光導波路と接続されている光コネクタと、前記光コネクタと接続される光ケーブルと、筐体と、前記筐体に接続されており、前記光ケーブルを覆うケーブルクランプカバーと、前記ケーブルクランプカバーと接続されるケーブルブーツと、を有し、前記ケーブルクランプカバーは、前記ケーブルブーツよりも固い材料により形成されていることを特徴とする光モジュールを提供することにより上記課題を解決する。【選択図】図６

Description

本発明は、光モジュールに関する。

スーパーコンピュータ、ハイエンドサーバの高速インターフェースにおける通信では電線ケーブルが用いられていたが、信号の高速伝送化に対応し、かつ、伝送距離を長くすることが可能な光通信が普及しつつある。

伝送距離が数十ｍと長い次世代インターフェースでは光通信が用いられており、光ケーブルとサーバ等とを接続して電気信号と光信号とを相互に変換する光モジュールが用いられる。光モジュールは、光ケーブルからの光信号を電気信号に変換してサーバに出力し、サーバからの電気信号を光信号に変換して光ケーブルへと出力する。

光モジュールは、発光素子、受光素子、発光素子を駆動する駆動ＩＣ（Integrated Circuit）、電流を電圧に変換するＴＩＡ（Trans Impedance Amplifier）が設けられている。発光素子、受光素子、駆動ＩＣ、ＴＩＡは基板に搭載されており、発光素子及び受光素子とのフェルールとの間は光導波路により接続されている。

特開平５−２９７２４６号公報特開２００９−３００７９９号公報特開２０１０−６１０１１号公報

このような光モジュールでは、光ケーブルを保護するため、光モジュールとの接続部分にケーブルブーツが設けられる。ケーブルブーツは、光ケーブルの曲げに対応するため比較的軟らかい材料で形成されるため、光モジュール内でケーブルブーツが動いてしまい、光ケーブルを固定できない恐れがある。また、ケーブルブーツに覆われている部分の光ケーブルが大きく曲がることにより、光損失が生じ特性が低下したり、光ファイバが折れ曲がり、光による情報通信ができなくなる場合がある。

このため、光ケーブルが大きく曲がることがなく、光損失が生じにくく、光ファイバが折れ曲がることのない光モジュールが求められている。

本実施の形態の一観点によれば、光が伝播する光導波路と、前記光導波路と接続されている光コネクタと、前記光コネクタと接続される光ケーブルと、筐体と、前記筐体に接続されており、前記光ケーブルを覆うケーブルクランプカバーと、前記ケーブルクランプカバーと接続されるケーブルブーツと、を有し、前記ケーブルクランプカバーは、前記ケーブルブーツよりも固い材料により形成されていることを特徴とする。

開示の光モジュールによれば、光ケーブルが大きく曲がることを抑制することができるため、光損失が生じにくく、光ファイバが折れ曲がることを防ぐことができる。

光モジュールの斜視図光モジュールの分解斜視図光モジュールの要部の分解斜視図光モジュールのケーブルが曲げられた状態の説明図第１の実施の形態による光モジュールの斜視図第１の実施の形態による光モジュールの要部の分解斜視図第１の実施の形態による光モジュールの要部の断面図第１の実施の形態による光モジュールの説明図（１）第１の実施の形態による光モジュールの説明図（２）第１の実施の形態による光モジュールの説明図（３）第１の実施の形態による光モジュールの組立方法の工程図（１）第１の実施の形態による光モジュールの組立方法の工程図（２）第１の実施の形態による光モジュールの組立方法の工程図（３）第１の実施の形態による他の光モジュールの要部の分解斜視図第１の実施の形態による他の光モジュールの要部の断面図第２の実施の形態による光モジュールの要部の分解斜視図第２の実施の形態による光モジュールの要部の断面図

本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。

（光モジュール）
光モジュールについて図１及び図２に基づき説明する。図１は光モジュールの斜視図であり、図２は分解斜視図である。

図１及び図２に示される光モジュールは、回路基板（基板）１０、光導波路２０、光コネクタ３０、クリップ４０が、下部筐体５１と上部筐体５２とを有する筐体内に入れられており、光ケーブル６０が接続されている。光ケーブル６０の一部は筐体に覆われている。

基板１０には、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits：フレキシブルプリント回路基板）１２が接続されるＦＰＣコネクタ１１が設けられている。ＦＰＣ１２には、電気信号を光信号に変換し出射するＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）等の発光素子１３、光信号を電気信号に変換するフォトダイオード等の受光素子１４、発光素子１３を駆動する駆動ＩＣ１５、受光素子１４から出力される電流を電圧に変換するＴＩＡ１６が搭載されている。また、基板１０には、外部と接続する端子１７が設けられている。発光素子１３及び受光素子１４は、光電変換素子とも称する。

光導波路２０はフレキシブルなシート状であり、複数のコアの周囲にクラッドが形成されており、光導波路に入射した光はコア内を伝播する。

光コネクタ３０は、互いに接続された状態でクリップ４０により挟まれ固定されているレンズ付きフェルール３１とＭＴフェルール３２とを有する。

レンズ付きフェルール３１には光導波路２０が接続される。クリップ４０にはねじ穴４０ａが設けられており、下部筐体５１のねじ穴５１ａとねじ穴４０ａとを位置合わせした状態で、ねじ５３によりねじどめされている。クリップ４０をねじどめすることにより、光コネクタ３０は下部筐体５１に固定される。

光ケーブル６０の周囲には、スリーブ６１がカシメリング６２により固定されており、スリーブ６１が固定されている光ケーブル６０の上下より、ケーブルブーツ７１、７２が被せられ、プルタブ／ラッチ部７３が取り付けられる。

下部筐体５１に上部筐体５２を被せ、上部筐体５２のねじ穴５２ａと下部筐体５１のねじ穴５１ｂとにねじ５４をねじどめすることで、下部筐体５１と上部筐体５２が固定される。尚、下部筐体５１、上部筐体５２は金属材料により形成されている。

図３に示されるように、光ケーブル６０の光モジュールとの接続部分は、ケーブルブーツ７１、７２により挟まれている。ケーブルブーツ７１、７２は、光ケーブル６０の曲げに対応するため熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ：Thermoplastic Elastomers）等の弾性変形可能な軟らかい樹脂材料により形成されており、光ケーブル６０を挟んだ状態で、ケーブルブーツ７１とケーブルブーツ７２とを接着剤により接着することにより固定されている。

図４は、光ケーブル６０が取り付けられている光モジュールの断面図である。ケーブルブーツ７１、７２は軟らかい樹脂材料により形成されているため、図４に示されるように、破線矢印Ａに示す方向より力が加わると、ケーブルブーツ７１、７２は、一点鎖線で示されるように変形する。これに伴い光ケーブル６０が変形し、光ケーブル６０の内部に存在している光ファイバ６３が曲げられる。光ファイバ６３は、曲げられている部分が、所定の曲げ半径以下になると、光損失が生じたり、光ファイバ６３が折れ曲がってしまう。一方、ケーブルブーツ７１、７２が動くため、光ケーブルを固定しているスリーブの位置を固定することができない。

また、ケーブルブーツ７１とケーブルブーツ７２は、シアノアクリレート系接着剤等により接着される。このような接着剤は、ケーブルブーツ７１とケーブルブーツ７２を完全に接着するために８時間乃至２４時間といった時間を要するため、光モジュールの製造に時間を要し、コストアップ等の要因となっていた。ケーブルブーツ７１とケーブルブーツ７２とを接着する以外に、ケーブルブーツをねじ留めしたり、光ケーブルをかしめて筐体に固定する方法が考えられるが、いずれも組立工程数が増えたり、取り付け精度の観点からは、好ましくない。

このため、光ケーブルが大きく曲がることがなく、光損失が生じにくく、光ファイバが折れ曲がることのない光モジュールが求められ、更には、短時間に製造することができる光モジュールが求められる。

〔第１の実施の形態〕
次に、第１の実施の形態による光モジュールについて図５〜図７に基づき説明する。図５は本実施の形態による光モジュールの斜視図であり、図６は光モジュール要部の分解斜視図であり、図７は光モジュール要部の断面図である。

本実施の形態による光モジュールは、２つのケーブルクランプカバー１７１、１７２と、１つのケーブルブーツ１８０を有している。ケーブルクランプカバー１７１、１７２は、光ケーブル６０を上下より挟むことができるように形成されている。光ケーブル６０のケーブルクランプカバー１７１、１７２により挟まれる部分の周囲には、かしめ部材１６０が取り付けられている。

図８に示すように、かしめ部材１６０は光ケーブル６０の周囲の所定の位置に取り付けられている。図８は光ケーブル６０、かしめ部材１６０、下部筐体５１及び上部筐体５２以外の部分を破線で示した光モジュールの断面図である。

かしめ部材１６０の中央部分には、周囲より外側に出っ張った凸部１６０ａが形成されている。凸部１６０ａよりも光コネクタ３０側、即ち図示右側には凸部１６０ｂが形成されている。また、凸部１６０ａの図示左側には凸部１６０ｃが形成されている。これにより、凸部１６０ａと凸部１６０ｂとの間に凹部１６０ｄが形成され、凸部１６０ａと凸部１６０ｃとの間に凹部１６０ｅが形成される。

下部筐体５１の内側の光ケーブル６０が接続される側、即ち図示左側に、内側に出っ張った凸部１５１ａが形成されており、凸部１５１ａよりも奥、即ち図示右側には凹部１５１ｂが形成されている。また、上部筐体５２の内側の光ケーブル６０が接続される側、即ち図示左側に、内側に出っ張った凸部１５２ａが形成されており、凸部１５２ａよりも奥、即ち図示右側に、凹部１５２ｂが形成されている。このように形成された下部筐体５１の凸部１５１ａと上部筐体５２の凸部１５２ａとは対向しており、下部筐体５１の凹部１５１ｂと上部筐体５２の凹部１５２ｂとは対向している。

次に、図９に基づきケーブルクランプカバー１７１、１７２について説明する。図９はケーブルクランプカバー１７１、１７２以外の部分を破線で示した光モジュールの断面図である。ケーブルクランプカバー１７１の内側１７１ａには凸部１７１ｂが形成され、また凸部１７１ｂよりも光コネクタ３０とは反対側、即ち図示左側に凸部１７１ｃが形成されている。また、凸部１７１ｂと凸部１７１ｃとの間には凹部１７１ｄが形成されている。ケーブルクランプカバー１７１の外側１７１ｅには、光コネクタ３０側の端部、即ち図示右側の端部に凸部１７１ｆが形成されており、凸部１７１ｆより端部から離れる図示左側には凹部１７１ｇが形成されている。また、ケーブルクランプカバー１７１の外側１７１ｅの光コネクタ３０側とは反対側、即ち図示左側の端部近傍には、全体的に窪んだ接続領域１７１ｈが形成されている。接続領域１７１ｈの表面には、複数の突起１７１ｊが設けられている。

ケーブルクランプカバー１７２の内側１７２ａには、凸部１７２ｂが設けられ、また凸部１７２ｂよりも光コネクタ３０とは反対側、即ち図示左側に凸部１７２ｃが形成され、凸部１７２ｂと凸部１７２ｃとの間には凹部１７２ｄが形成されている。また、ケーブルクランプカバー１７２の外側１７２ｅの光コネクタ３０側、即ち図示右側の端部に凸部１７２ｆが形成されており、凸部１７２ｆより端部から離れる図示左側には凹部１７２ｇが形成されている。また、ケーブルクランプカバー１７２の外側１７２ｅの光コネクタ３０側とは反対側、即ち図示左側の端部近傍には、全体的に窪んだ接続領域１７２ｈが形成されている。接続領域１７２ｈの表面には、複数の突起１７２ｊが設けられている。

ケーブルクランプカバー１７１とケーブルクランプカバー１７２が取り付けられた状態では、凸部１７１ｂと凸部１７２ｂとが対向し、凸部１７１ｃと凸部１７２ｃとが対向し、凹部１７１ｄと凹部１７２ｄとが対向している。

次に、図１０に基づきケーブルブーツ１８０について説明する。図１０はケーブルブーツ１８０以外の部分を破線で示した光モジュールの断面図である。ケーブルブーツ１８０は、光ケーブル６０が入れられる開口部１８１を有しており筒状に形成されている。開口部１８１の光コネクタ３０側、即ち、図示右側は幅広の開口部１８２が形成されている。また、図示左側では、光コネクタ３０から離れるに伴いケーブルブーツ１８０の外径が徐々に小さくなっており、ケーブルブーツ１８０の厚みが徐々に薄くなっている。

図６〜図１０に示されるように、本実施の形態による光モジュールでは、ケーブルクランプカバー１７１、１７２は、光ケーブル６０に取り付けられたかしめ部材１６０を覆うように取り付けられている。この状態では、凹部１７１ｄ及び凹部１７２ｄにかしめ部材１６０の凸部１６０ａが入り込んでいる。また、かしめ部材１６０の凹部１６０ｄに、凸部１７１ｂ及び凸部１７２ｂが入り込んでいる。また、かしめ部材１６０の凹部１６０ｅに、凸部１７１ｃ及び凸部１７２ｃが入り込んでいる。

本実施の形態では、ケーブルクランプカバー１７１、１７２の一部が下部筐体５１及び上部筐体５２に挟まれた状態で取り付けられている。この状態では、ケーブルクランプカバー１７１の凹部１７１ｇに下部筐体５１の凸部１５１ａが入り込んでおり、下部筐体５１の凹部１５１ｂにケーブルクランプカバー１７１の凸部１７１ｆが入り込んでいる。また、ケーブルクランプカバー１７２の凹部１７２ｇに上部筐体５２の凸部１５２ａが入り込んでおり、上部筐体５２の凹部１５２ｂにケーブルクランプカバー１７２の凸部１７２ｆが入り込んでいる。

このようにして、下部筐体５１及び上部筐体５２に、ケーブルクランプカバー１７１、１７２、かしめ部材１６０を介し、光ケーブル６０が取り付けられる。

ケーブルブーツ１８０は、ケーブルクランプカバー１７１、１７２の一部を覆うように取り付けられている。具体的には、ケーブルクランプカバー１７１の接続領域１７１ｈ及びケーブルクランプカバー１７２の接続領域１７２ｈが、ケーブルブーツ１８０の開口部１８２の中に入るように取り付けられている。これにより、接続領域１７１ｈ、１７２ｈの外側が開口部１８２により覆われる。従って、２つのケーブルクランプカバー１７１、１７２は、光コネクタ３０側では下部筐体５１及び上部筐体５２により挟まれており、光コネクタ３０側とは反対側の図示左側の端部では開口部１８２により覆われ固定されている。ケーブルブーツ１８０に覆われるため、本実施の形態においては、２つのケーブルクランプカバー１７１、１７２は、接着剤を用いることなく固定することができる。

本実施の形態におけるケーブルクランプカバー１７１、１７２は、ＰＢＴ（Polybutylene terephthalate：ポリブチレンテレフタレート）等の比較的硬い樹脂材料、または金属材料により形成されており、ケーブルブーツ１８０は熱可塑性エラストマー等の比較的軟らかい樹脂材料により形成されている。即ち、本実施の形態における光モジュールでは、ケーブルクランプカバー１７１、１７２を形成している材料よりも、ケーブルブーツ１８０を形成している材料の方が軟らかい。下部筐体５１と上部筐体５２との接続部分は殆ど変形することのない比較的硬いケーブルクランプカバー１７１、１７２に覆われているため、光ケーブルが曲げられても光ケーブルが大きく曲げられることが抑制され、光損失が生じにくく、光ファイバが折れ曲がることを防ぐことができる。また、光ケーブル６０の下部筐体５１及び上部筐体５２から離れた領域は比較的軟らかい材料により形成されたケーブルブーツ１８０により覆われているため、光モジュールに対する光ケーブル６０の動きが制限されることを防ぐことができる。

特に、ケーブルブーツ１８０は光モジュールから離れるに伴い薄くなるように形成されている。ケーブルブーツ１８０が薄くなると、光ケーブル６０の動きが制限されにくくなるため、光モジュールから離れれば離れる程、光ケーブル６０の動きの自由度を高めることができ、光ケーブルを曲げて光モジュールを接続しなければならない場合においても、下部筐体５１及び上部筐体５２との接続部分で光ケーブル６０が大きく曲げられることなく、光モジュールを接続することができる。

下部筐体５１及び上部筐体５２にケーブルクランプカバー１７１、１７２、ケーブルブーツ１８０を取り付ける工程では、最初に、図１１に示すように、下部筐体５１にケーブルクランプカバー１７１を取り付け、光ケーブル６０のかしめ部材１６０が取り付けられた部分が、ケーブルクランプカバー１７１の内側に設置し、この上からケーブルクランプカバー１７２を被せる。これにより、かしめ部材１６０は、図１２に示されるように、ケーブルクランプカバー１７１とケーブルクランプカバー１７２とにより挟まれる。次に、この状態で、接続領域１７１ｈ及び接続領域１７２ｈをケーブルブーツ１８０の開口部１８２内に入れる。この後、図１３に示されるように、上部筐体５２を被せ、下部筐体５１と上部筐体５２を固定する。

以上の工程により、下部筐体５１及び上部筐体５２にケーブルクランプカバー１７１、１７２、ケーブルブーツ１８０を取り付けることができるため、ケーブルブーツを取り付ける際には、接着剤による接着工程の必要がなく、光モジュール低コストで、短時間に製造することができる。

光ケーブル６０とケーブルクランプカバー１７１及び１７２との接続部分では、かしめ部材１６０の凸部がケーブルクランプカバー１７１及び１７２の凹部に入り込み、かしめ部材１６０の凹部に凸部が入り込むことにより接続されている。このため、光モジュールから光ケーブル６０が抜けにくくなっている。

また、開口部１８２により覆われるケーブルクランプカバー１７１の接続領域１７１ｈ及びケーブルクランプカバー１７２の接続領域１７２ｈの表面には、複数の突起１７１ｊ及び突起１７２ｊが設けられている。突起１７１ｊ及び突起１７２ｊは断面形状が楔状になっており、接続領域１７１ｈ及び接続領域１７２ｈに被せられている開口部１８２の内側に引っ掛かるため、光ケーブル６０が引っ張られてもケーブルクランプカバー１７１及び１７２からケーブルブーツ１８０が外れにくい。

本実施の形態は、図１４及び図１５に示すように、ケーブルクランプカバー１７１の接続領域１７１ｈに、ケーブルブーツ１８０側の端部に凸部１７１ｍを、凸部１７１ｍよりも光コネクタ３０側に凹部１７１ｎを設け、ケーブルクランプカバー１７２の接続領域１７２ｈに、ケーブルブーツ１８０側の端部に凸部１７２ｍを設け、凸部１７２ｍよりも光コネクタ３０側に凹部１７２ｎを設けたものであってもよい。図１４は、このケーブルクランプカバーの斜視図であり、図１５は断面図である。

この場合も、ケーブルクランプカバー１７１の凸部１７１ｍ及びケーブルクランプカバー１７２の凸部１７２ｍが開口部１８２の内側に引っ掛かるため、光ケーブル６０が引っ張られてもケーブルクランプカバー１７１及び１７２からケーブルブーツ１８０が外れにくい。

〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図１６に示されるように、かしめ部材１６０が取り付けられている光ケーブル６０にケーブルブーツ２８０を取り付け、ケーブルブーツ２８０の一部を覆うようにケーブルクランプカバー２７１、２７２が取り付けられているものである。

ケーブルブーツ２８０は光ケーブル６０が入れられるように筒状に形成されており、外径は光コネクタ３０側、即ち図示右側が大きく、光コネクタ３０から離れるに伴い小さくなるように形成されている。また、ケーブルブーツ２８０の光コネクタ３０側、即ち図示右側には凸部２８１が形成されている。互いに同一形状のケーブルクランプカバー２７１、２７２には凸部２８１に対応した凹部が各々設けられており、ケーブルブーツ２８０は、ケーブルクランプカバー２７１及び２７２の凹部に凸部２８１を入れた状態で、上下よりケーブルクランプカバー２７１及び２７２により固定される。ケーブルクランプカバー２７１には、フック２７１ｂを有するスナップフィット部２７１ａが設けられている。ケーブルクランプカバー２７２には、スナップフィット部２７１ａに対応した溝部２７２ａ及びフック２７１ｂに対応した引っ掛け部２７２ｂが設けられている。

本実施の形態においては、図１７（ａ）に示すように、ケーブルクランプカバー２７１の内側に、光ケーブル６０に取り付けられているかしめ部材１６０及びケーブルブーツ２８０の凸部２８１を入れる。この後、図１７（ｂ）に示すように、この状態で、ケーブルクランプカバー２７２を被せる。この際、図１７（ｂ）に示すように、スナップフィット部２７１ａの一部が溝部２７２ａに入り込み、フック２７１ｂが溝部２７２ａの幅の広い領域に入り込むと、フック２７１ｂが引っ掛け部２７２ｂに引っ掛かる。尚、図１７の図示奥側にも、同様に、ケーブルクランプカバー２７１には、フックを有するスナップフィット部が設けられており、ケーブルクランプカバー２７２には、このスナップフィット部に対応した溝部及びこのフックに対応した引っ掛け部が設けられている。これにより、ケーブルクランプカバー２７１とケーブルクランプカバー２７２とが接続され、光ケーブル６０及びケーブルブーツ２８０がケーブルクランプカバー２７１、２７２により固定される。

尚、ケーブルクランプカバー２７１、２７２は、第１の実施の形態によるケーブルクランプカバー１７１、１７２と同様の材料により形成されており、ケーブルブーツ２８０は、第１の実施の形態によるケーブルブーツ１８０と同様の材料により形成されている。

以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。

１０基板
３０光コネクタ
５１下部筐体
５２上部筐体
６０光ケーブル
１７１、１７２ケーブルクランプカバー
１８０ケーブルブーツ

Claims

光が伝播する光導波路と、
前記光導波路と接続されている光コネクタと、
前記光コネクタと接続される光ケーブルと、
筐体と、
前記筐体に接続されており、前記光ケーブルを覆うケーブルクランプカバーと、
前記ケーブルクランプカバーと接続されるケーブルブーツと、
を有し、
前記ケーブルクランプカバーは、前記ケーブルブーツよりも固い材料により形成されていることを特徴とする光モジュール。
前記ケーブルクランプカバーは２つに分割されており、
前記ケーブルクランプカバーの一部は、前記ケーブルブーツにより覆われていることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
前記ケーブルクランプカバーは２つに分割されており、
前記ケーブルクランプカバーの一部は、前記筐体により覆われていることを特徴とする請求項１または２に記載の光モジュール。
前記ケーブルクランプカバーは２つに分割されており、
前記ケーブルブーツの一部は、前記光ケーブルのかしめ部材が取り付けられている部分とともに、前記ケーブルブーツにより覆われていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光モジュール。
前記ケーブルクランプカバーの一方にはスナップフィット部が設けられており、
前記ケーブルクランプカバーの他方の引っ掛け部に、前記スナップフィット部のフックが引っ掛けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光モジュール。