JP3837980B2

JP3837980B2 - Optical branching device and optical bus circuit using the same

Info

Publication number: JP3837980B2
Application number: JP28356599A
Authority: JP
Inventors: 勉浜田; 紀 ▲高▼梨; 純二岡田; 信也経塚; 秀則山田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 1999-10-04
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2019-10-04
Also published as: JP2000329962A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透光性媒体に入射された信号光を複数の光伝送線路に分岐させる光分岐装置及び複数の回路基板間において光信号の伝送を担う光データバスを構成する光バス回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、複数のマイクロプロセッサを結合したマルチマイクロプロセッサシステムが増加しており、このプロセッサ間のデータ伝送路として、光ファイバが用いられるようになった。光ファイバを用いて複数のプロセッサ間を接続するためには、複数の光ファイバに分岐したり、複数の光ファイバからの光信号を１つの光ファイバに集めたりする光スターカプラが必要となる。
【０００３】
この種の光スターカプラの開示例としては、特開平７−２０９５４３号公報に開示された導波路型光スターカプラがある。この導波路型光スターカプラでは、低コストで低損失な分岐を可能とするために、屈折率の大きい矩形板状のコア部を中央に配置すると共にその上下左右面に当該コア部よりも屈折率が小さい平面基板状の複数のクラッド部を光学的に接合することで光導波路を形成し、更に光導波路の一方の端面には複数本に分岐された光ファイバアレイを接続し、他方の端面には反射面を形成することでミキシング部を設けるようになっている。しかしながら、上記構成による場合、分岐数が増えた場合において信号光の強度を均等にしようとすると、ミキシング部の長さを十分に長くしなければならないという問題がある。
【０００４】
また、低コストで低損失な分岐を可能とする別の技術として、特開平６−２６５７４７号公報に開示された光分岐伝送路がある。この光分岐伝送路では、発光素子とバンドル部との間に開口数の大きなレンズと開口数の小さなレンズを設ける構成をとっている。しかしながら、上記構成による場合、１６分岐の例では、中央にバンドルされた光ファイバの強度が周辺にバンドルされた光ファイバの強度に比べて高くなり、信号光の強度にバラツキが生じるという問題がある。
【０００５】
これに対し、分岐された信号光の強度を均一化する技術として、特開平９−１８４９４１号公報に開示された光スターカプラがある。この光スターカプラは、概略的には、光ファイバの片端を束ねて固定しその端面を平面に形成したバンドル部と、一方の端面がバンドル部の端面に当接しコア部を覆って導波路を構成するミキシング部と、ミキシング部の他方の端面に配置された光拡散反射手段とを含んで構成されている。前記公報にはいくつかの実施例が開示されているが、そのいずれについても問題点がある。
【０００６】
第一の実施例では、円形のバンドル部を有し、光拡散反射手段で反射した光を閉じ込める構造となっているが、光ファイバの開口数以上に拡散された光は光ファイバに効率よく結合されない。また、束ねられた光ファイバのコア以外の部分には反射手段を設け多重反射により損失を少なく出来るとあるが、反射損失があり、多重反射すると反射損失は大きくなる。第二の実施例では、ミキシング部に屈折率分布を持たせて均一性を向上させるものであるが、屈折率分布を精度よく制御することは困難である。第三の実施例では、光ファイバを円周上に配置しミキシング部を中心からクラッド、コア、クラッドのドーナツ構造としているが、均一性を向上させるためには光ファイバから出射された光が円周上を１周以上広がる必要があり、ミキシング部の長さを長くしなければならないという問題がある。第四の実施例では、矩形のミキシング部を有する構造を取っているが、Ｘ軸とＹ軸の長さが違う場合にはＺ軸の長さを十分に取らないと均一にすることは出来ない。第五の実施例では、第三、第四の実施例において光反射拡散手段を設けるものであるが、光ファイバの開口数以上に拡散された光は光ファイバに効率よく結合されない。
【０００７】
上述した従来の技術の問題点を整理すると、信号光を均一に分岐させるためにはミキシング部の長さを十分長くしなければならないという問題がある。また、均一化を向上させる手段として屈折率分布型ミキシング部を用いる方法があるが、屈折率分布を精度よく制御することは困難であり、構成の複雑化を招く。さらに、光拡散反射手段を設けた場合には、ミキシング部の長さを短く出来るが、光ファイバの開口数以上に拡散された光は光ファイバに結合されず損失となってしまうという問題がある。
【０００８】
一方、超大規模集積回路（ＶＳＬＩ）の開発により、データ処理システムで使用する回路基板（ドーターボード）の回路機能が大幅に増大してきている。回路機能が増大するにつれて各回路基板に対する信号接続数が増大するため、各回路基板間をバス構造で接続するデータバスボード（マザーボード）には多数の接続コネクタと接続線を必要とする並列アーキテクチャが採用されている。接続線の多層化と微細化により並列化を進めることにより並列バスの動作速度の向上が計られてきたが、接続配線間容量や接続配線抵抗に起因する信号遅延により、システムの処理速度が並列バスの動作速度によって制限される。また、並列バス接続配線の高密度化による電磁ノイズ(EMI:Electromagnetic Interference) の問題等からも、光インターコネクションと呼ばれるシステム内光接続技術が検討されている。
【０００９】
従来提案された様々な形態の光インターコネクション技術において、発光又は受光素子が搭載された回路基板間の光データ伝送方式を行う方式として、特開平２−４１０４２号では、各回路基板の表裏両面に発光／受光デバイスを配置し、システムフレームに組み込まれた隣接する回路基板上の発光／受光デバイス間を空間的に光で結合した、各回路基板相互間のループ伝送用の直列光データ・バスが提案されている。この方式では、ある1 枚の回路基板から送られた信号光が隣接する回路基板で光／電気変換され、さらにその回路基板でもう一度電気／光変換されて、次に隣接する回路基板に信号光を送るというように、各回路基板が順次直列に配列され各回路基板上で光電気変換、電気／光変換を繰り返しながらシステムフレームに組み込まれたすべての回路基板間に伝達される。
【００１０】
しかしながら、前記公報に開示された技術による場合、各回路基板相互間のデータ伝送を行うために、各回路基板上に配置された受光／発光デバイスによる、自由空間を介在させた光結合を用いているため、隣接する光データ伝送路間の干渉（クロストーク）が発生しデータの伝送不良が予想される。また、システムフレーム内の環境、例えば埃などにより信号光が散乱することによりデータの伝送不良が発生することも予想される。
【００１１】
本発明は上記事実を考慮し、透光性媒体の長さを長くすることなく各光ファイバに対する分岐比率を概ね均一にすることができ、しかも構成の簡素化を図ることができる光分岐装置を得ること、さらには伝送損失を極力抑えることができる光分岐装置を得ること、さらにはデータの伝送不良を防止でき、光の利用効率が高く、分岐均一性が良好な光バス回路を提供することが目的である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明に係る光分岐装置は、透光性媒体と、前記透光性媒体の端面に設けられた光拡散部と、前記光拡散部と対向する前記透光性媒体の他の端面で前記透光性媒体に接続された複数の光伝送線路と、を有し、前記透光性媒体と前記複数の光伝送線路の接続部において、前記複数の光伝送線路の端面の形状と前記透光性媒体の端面の形状とを略一致させ、前記光拡散部の拡散特性における広がり角を、前記光拡散部が設けられた前記透光性媒体の端面から見た前記光伝送線路が接続された前記透光性媒体の他の端面の最大の見込み角の３倍以上である所定角度に設定した、ことを特徴とするものである。
【００１３】
上記構成の本発明によれば、透光性媒体の端面に設けられた光拡散部へ入射された信号光は、当該光拡散部によって拡散されながら、透光性媒体内を伝搬していく。透光性媒体内を伝搬した拡散信号光は、当該光拡散部と対向する透光性媒体の他の端面から出射されて、複数の光伝送線路に分岐されてそれぞれ入射される。これにより、信号光に担持された信号が各光伝送線路に伝送される。
【００１４】
ここで、本発明では、透光性媒体と複数の光伝送線路の接続部において、複数の光伝送線路の端面の形状と透光性媒体の端面の形状とを略一致させ、光拡散部の拡散特性における広がり角を、光拡散部が設けられた透光性媒体の端面から見た光伝送線路が接続された透光性媒体の他の端面の最大の見込み角の３倍以上である所定角度に設定したので、透光性媒体内で反射せずに透光性媒体の端面の所定位置に到達する信号光と透光性媒体内で全反射してから他の端面の所定位置に到達する信号光とを重ね合わせた信号光が各光伝送線路に入射される。このときの重ね合わせの程度、即ち信号光の結合強度が殆ど同じになるようにすれば、各光伝送線路に概ね均一に信号光を分岐させることが可能になる。
【００１５】
また、本発明では、透光性媒体の端面に光拡散部を設け、入射した信号光を当該光拡散部によって拡散させることとしたので、透光性媒体の長さを短くしても、各光伝送線路に対する分岐比率を概ね均一にすることができる。
【００１６】
さらに、本発明では、透光性媒体の端面に光拡散部を設け、当該光拡散部の拡散特性における広がり角を当該透光性媒体の他の端面の形状に合わせて制御するという構成なので、屈折率分布を精度よく制御する従来の技術に比べて、構成の簡素化を図ることができる。
【００２１】
また、上記目的を達成するため、請求項２記載の本発明に係る光バス回路は、電気信号を光信号に変換する光送信回路及び光信号を電気信号に変換する光受信回路を有する複数の回路基板と、各回路基板ごとに支持基板上に設置された複数の電気コネクタと、各回路基板の光送信回路が備える発光素子から出射された信号光を伝送する第１の光ファイバと、この第１の光ファイバから伝送されてきた信号光を分岐する請求項１に記載された光分岐装置と、この光分岐装置によって分岐された信号光を任意の複数の回路基板の光受信回路が備える受光素子に伝送する第２の光ファイバと、を含んで構成されている、ことを特徴としている。
【００２２】
上記構成の本発明によれば、各回路基板の光送信回路の発光素子から信号光が出射されると、当該信号光は第１の光ファイバを通って伝送される。伝送されてきた信号光は、上述した請求項１に記載された光分岐装置に入射される。この光分岐装置で拡散・分岐された信号光は、第２の光ファイバを通って、任意の複数の回路基板の光受信回路が備える受光素子に受光されて伝送される。
【００２３】
このように本発明では、光送信回路及び光受信回路を有する複数の回路基板間において、光送信回路の発光素子から出射された信号光を第１の光ファイバを介して伝送した後、光分岐装置で拡散及び分岐させ、更に当該分岐された信号光を第２の光ファイバを介して任意の複数の回路基板の光受信回路が備える受光素子に受光させて伝送させることとしたので、自由空間を介した光結合方式の従来構造に比し、隣接する光データ伝送路間の干渉（クロストーク）が無くなり、システム内の環境の影響を受ける（即ち、塵や埃などによる信号光の散乱が生じる）ことも無くなる。従って、本発明によれば、データの伝送不良を防止することができる。
【００２４】
また、本発明では、第１の光ファイバと第２の光ファイバとを請求項１に記載された光分岐装置で接続するため、請求項１に記載された光分岐装置が奏す作用効果はそのまま活かされる。よって、本発明によれば、光の利用効率が高く、分岐均一性が良好な光バス回路を提供することができる。
【００２５】
また、本発明の目的は請求項２記載の本発明を具体的にした請求項３以下の発明によっても達成される。すなわち、請求項４記載の本発明に係る光バス回路は、請求項３に記載の発明において、光バス回路における支持基板の表裏両面に前記電気コネクタが設置されて前記回路基板が接続可能とされている、ことを特徴とするものである。
【００２６】
すなわち、請求項５記載の本発明に係る光バス回路は、請求項３又は請求項４に記載の発明において、前記光バス回路における前記第１の光ファイバ、前記光分岐装置、及び前記第２の光ファイバの少なくとも一つが、前記三者が配設される光バス回路基板に埋設されている、ことを特徴とするものである。
【００２８】
さらに、請求項５記載の本発明に係る光バス回路は、請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の発明において、前記光バス回路における第１の光ファイバ及び第２の光ファイバは、複数の光ファイバ芯線が束ねられたバンドルファイバである、ことを特徴とするものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
以下、図１及び図２を用いて本発明の第１実施形態に係る光分岐装置１０について説明する。
【００３０】
図１には、本実施形態に係る光分岐装置１０の概略構成が斜視図にて示されている。この図に示されるように、光分岐装置１０は、直方体形状の透光性媒体１を備えている。透光性媒体１の入射側の端面には、「光拡散部」としての光拡散層２が配設されている。また、透光性媒体１の出射側の端面には、合計８本の「光伝送線路」としての光ファイバ３ａ〜３ｈの端部が上下各４本ずつ２段に束ねられた状態で配置されている。すなわち、本実施形態の光分岐装置１０は、入射された信号光５を８分岐させる光分岐装置である。なお、本実施形態では、透光性媒体１の出射側の端面に配設する光ファイバの本数を８本にしたが、これに限らず複数本であればよい。さらに、透光性媒体１の上面及び下面並びに左側面及び右側面には、当該透光性媒体１よりも屈折率が低いクラッド層１１（図２参照）がそれぞれ配設されている。これにより、クラッド層１１によって包囲された透光性媒体１は、導波路を形成するコア部として機能する。
【００３１】
ここで、本実施形態では、上述した光拡散層２の拡散特性における広がり角が透光性媒体１の出射側の端面の形状に合わせて制御されている。より具体的に説明すると、本実施形態では、透光性媒体１の出射側の端面の形状が、幅方向（左右方向）の長さが厚さ方向（上下方向）の長さの２倍である矩形状をなしていることから、左右方向と上下方向とで異なる拡散特性（即ち、左右方向への拡散による広がり角が上下方向への拡散による広がり角の２倍となるような拡散特性）を示す光拡散層２が用いられている。さらに、言及すると、光拡散層２の拡散特性における広がり角は、光ファイバ３ａ〜３ｈの開口数に対応して決まる損失のない所定角度以下となるように設定されている。例えば、光ファイバ３ａ〜３ｈの開口数ＮＡが０．５であれば、光拡散層２の拡散特性における広がり角は６０度以下となるように設定される。
【００３２】
なお、上記のような個別制御が可能な光拡散層２としては、例えば、ＬＳＤ（Physical Optics Corporation 製）などがある。或るいは、このような上下方向と左右方向とで異なる拡散特性を示す光拡散層２は、米国特許５，３６５，３５４号に開示されているような位相体積型ホログラム媒体にビーム形状が長方形のスペックルパターンを記録する方法などによって得ることができる。
【００３３】
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００３４】
透光性媒体１の光拡散層２へ入射された信号光５は、当該光拡散層２によって左右方向及び上下方向へ拡散されながら、透光性媒体１内を伝搬していく。透光性媒体１内を伝搬した拡散信号光５１は、当該透光性媒体１の出射側の端面から出射されて、８本の光ファイバ３ａ〜３ｈに分岐されてそれぞれ入射される。これにより、信号光５に担持された信号が各光ファイバ３ａ〜３ｈに伝送される。
【００３５】
ここで、光拡散層２によって拡散された信号光５の左右方向への広がり角が透光性媒体１の出射側の端面の左右方向の長さよりも大きければ、図２（Ａ）に示される如く、光拡散層２によって左右に拡散された信号光５は、少なくとも１回は透光性媒体１と左右のクラッド層１１との界面で全反射されることになる。よって、光拡散層２によって拡散された信号光５の左右方向への広がり角を適宜選択することにより、複数の方向に拡散された信号光５が各光ファイバ３ａ〜３ｈに均等に入射され、各光ファイバ３ａ〜３ｈでの結合強度を殆ど同じにすることができる。
【００３６】
一方、透光性媒体１の出射側の端面の上下方向の長さは左右方向の長さの１／２である。しかし、この場合においても、光拡散層２によって拡散された拡散信号光５１の上下方向への広がり角が透光性媒体１の出射側の端面の上下方向の長さよりも大きければ、図２（Ｂ）に示される如く、光拡散層２によって上下に拡散された拡散信号光５１は、少なくとも１回は透光性媒体１の上下のクラッド層１１との界面で反射されることになる。よって、光拡散層２によって拡散された拡散信号光５１の上下方向への広がり角を適宜選択することにより、複数の方向に拡散された拡散信号光５１が各光ファイバ３ａ〜３ｈに均等に入射され、各光ファイバ３ａ〜３ｈでの結合強度を殆ど同じにすることができる。
【００３７】
その結果、本実施形態によれば、各光ファイバ３ａ〜３ｈに対する分岐比率を均一にすることができる。また、本実施形態では、透光性媒体１の入射側の端面に光拡散層２を設け、入射した信号光５を当該光拡散層２によって拡散させることとしたので、各光ファイバ３ａ〜３ｈに対する分岐比率の均一化を図るために透光性媒体１の長手方向の寸法を長くする必要もない。すなわち、本実施形態によれば、透光性媒体１の長手方向の寸法を短くすることができる。さらに、本実施形態では、透光性媒体１の入射側の端面に光拡散層２を設け、当該光拡散層２の拡散特性における広がり角を当該透光性媒体１の出射側の端面の形状に合わせて制御するという構成なので、屈折率分布を精度よく制御する従来の技術に比べて、構成の簡素化を図ることができる。加えて、これらの効果が得られることにより、本実施形態によれば、光分岐装置１０の小型化をも図ることが可能となる。
【００３８】
また、本実施形態では、光拡散層２の拡散特性における広がり角を、光ファイバ３ａ〜３ｈの開口数に対応して決まる損失のない所定角度以下となるように設定したので、伝送損失を極力抑えることができる。つまり、透光性媒体１の出射側の端面から出射された信号光５が、仮に光ファイバ３ａ〜３ｈの開口数に対応して決まる損失のない所定角度を超えて入射されると、その信号光５は光ファイバ３ａ〜３ｈに入射されても再び光ファイバ３ａ〜３ｈから放出されてしまう。この放出された信号光５は伝送損失となる。しかし、本実施形態のように、光拡散層２の拡散特性における広がり角を、光ファイバ３ａ〜３ｈの開口数に対応して決まる損失のない所定角度以下となるように設定すれば、当該光ファイバ３ａ〜３ｈ内へ入射された信号光５が放出されることなく光ファイバ３ａ〜３ｈ内を伝搬していく。よって、本実施形態によれば、上記の如く伝送損失を極力抑えることができる。
【００３９】
〔第２実施形態〕
次に、図３を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態は基本的には前述した第１実施形態の説明の中で説明し得る内容であるが、作用・効果をより分かりやすくするために第２実施形態として書き起こしたものである。
【００４０】
図３に示されるように、この実施形態は、透光性媒体１の入射側の端面から見た出射側の端面の最大の見込み角をθとした場合に、光拡散層２によって拡散される拡散信号光５１の左右方向への広がり角θ’が前記見込み角θの３倍以上の所定角度に設定されていることが望ましい、ということを主たる内容とするものである。
【００４１】
上記のように光拡散層２によって拡散される拡散信号光５１の左右方向への広がり角θ’を見込み角θの３倍以上の所定角度に設定した場合、光拡散層２によって左右に拡散された拡散信号光５１は、少なくとも１回は透光性媒体１と左右のクラッド層１１との界面で全反射されて出射側の端面から出射される。このとき、仮に広がり角θ’が３θより小さい角度の場合には、８本ある光ファイバ３ａ〜３ｈのうち、真ん中側での結合強度が強くなり、周辺側での結合強度が弱くなる傾向になり、結合強度の均一化が図れなくなる。これに対して、広がり角θ’を３θとした場合には、前述した第１実施形態の図２（Ａ）を用いて説明すると、光ファイバ３ｂに入射される拡散信号光５１について着目したとすれば、左右のクラッド層１１との界面で反射せずに出射側の端面の所定位置（即ち、光ファイバ３ｂの配置位置）に到達する１本の拡散信号光（直接入射光）５１ａと左右のクラッド層１１との界面で全反射してから当該所定位置に到達する２本の拡散信号光（全反射入射光）５１ｂ、５１ｃとを重ね合わせた合計３本の拡散信号光５１ａ〜５１ｃが光ファイバ３ｂに入射される。他の光ファイバ３ａ、３ｃ〜３ｈについても全く同様である。よって、このようにすれば、各光ファイバ３ａ〜３ｈでの結合強度を均一にすることができる。その結果、本実施形態によれば、入射した信号光５の均一な分岐が可能となる。なお、広がり角θを３θよりも大きくした場合はどうかというと、結合強度は殆ど均一になる、即ち効果としては同等の効果が得られることが実験的に判っている。
【００４２】
上記においては、左右方向への拡散信号光５１の広がりについてのみ説明したが、上下方向への拡散信号光５１の広がりについても同様に広がり角と見込み角との関係を設定すれば、同様の効果が得られる。
【００４３】
以上説明してきた第１実施形態と第２実施形態を総括的に観た場合、透光性媒体１の入射側の端面に光拡散層２を設けて、当該光拡散層２の拡散特性における広がり角を当該透光性媒体１の出射側の端面の形状に合わせて制御することにより、透光性媒体１の長さを長くすることなく各光ファイバ３ａ〜３ｈに対する分岐比率を概ね均一にすることができ、しかも構成の簡素化を図ることができるという効果が得られ、より好ましい制御の仕方として、光拡散層２の拡散特性における広がり角を光ファイバ３ａ〜３ｈの開口数に対応して決まる損失の無い所定角度以下に設定し、更に光拡散層２の拡散特性における広がり角θ’を出射側の端面の最大の見込み角θの３倍以上の所定角度に設定することにより、伝送損失を最小限に抑えかつ分岐比率の均一化の精度をより一層高めることができるということになる。
【００４４】
〔第３実施形態〕
次に、図４を用いて、本発明の第３実施形態について説明する。なお、前述した実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略することにする。
【００４５】
図４に示されるように、この実施形態では、「光伝送線路」としての光ファイバ３ａ’〜３ｈ’の構成に特徴がある。具体的に説明すると、光ファイバ３ａ’〜３ｈ’の端面３１ａ’〜３１ｈ’は、透光性媒体１の出射側の端面の形状（矩形）を８等分した方形に形成されている。
【００４６】
上記構成によれば、透光性媒体１の出射側の端面の形状と光ファイバ３ａ’〜３ｈ’の端面３１ａ’〜３１ｈ’のトータル形状とが完全に一致するので、出射側の端面から出射された信号光５はすべて光ファイバ３ａ〜３ｈの端面３１ａ’〜３１ｈ’に入射される。つまり、前述した第１実施形態等においては、光ファイバ３ａ〜３ｈの端面の形状が円形であったため、隙間７（図１参照）から信号光５が漏れ出るが、本実施形態ではそのような漏れがなくなる。このため、本実施形態によれば、伝送損失をより一層少なくすることができる。
【００４７】
〔第４実施形態〕
次に、図５〜図１２を用いて、本発明の第４実施形態について説明する。なお、前述した実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略することにする。
【００４８】
図５には本実施形態に係る光バス回路１０００の概略構成が斜視図にて示されており、又図６には当該光バス回路１０００の要部が拡大して示されている。これらの図に示されるように、光バス回路１０００の支持基板１００の所定位置には、前述した実施形態において説明した複数の光分岐装置１０が搭載された光データバス３００が固定されている。なお、本実施形態では、前述した実施形態において説明した光分岐装置１０に対する入射光伝送線路及び出射光伝送線路のいずれもが光ファイバ３０で構成されている。
【００４９】
また、支持基板１００上の所定位置には複数の電気コネクタ２００が所定の間隔で並設されており、これらの電気コネクタ２００には光データバス３００によって光学的に接続された複数の回路基板５００、５０１、５０２、５０３が装着（電気的に接続）されている。さらに、支持基板１００上の所定位置には、電子回路４００が設置されている他、電源ラインや電気信号伝送用の電気配線（図示省略）が設けられており、これらの電気配線は電気コネクタ２００を介して装着された回路基板５００、５０１、５０２、５０３上の電子回路（図示省略）と電気的に接続されている。
【００５０】
また、各回路基板５００、５０１、５０２、５０３は、電気信号を光信号に変換する「光送信回路」としての電気・光変換回路６００及び光信号を電気信号に変換する「光受信回路」としての光・電気変換回路７００をそれぞれ備えている。前者の電気・光変換回路６００は、一例として、「発光素子」としてのレーザダイオード６０１と、レーザダイオード駆動回路６０２とで構成されている。また、後者の光・電気変換回路７００は、一例として、「受光素子」としてのフォトダイオード７０１と、フォトダイオード駆動回路７０２と、フォトダイオード７０１での受光信号をロジック信号として変換できるレベルまで増幅する増幅回路７０３とで構成されている。
【００５１】
以上が本実施形態に係る光バス回路１０００の全体構成の概略であるが、更に以下に各部の詳細構成について説明を加えることにする。
【００５２】
図５に示される光バス回路１０００は、接続される回路基板数が４枚でチャネル数（ビット数）が４の場合を示しており、このような複数のチャネル数でバスを構成する場合に、前述した実施形態において説明した光分岐装置１０が複数個用いられる。
【００５３】
また、チャネル数が４であることに対応して、図７に示されるように、光データバス３００は、光分岐装置１０を搭載した光バス回路基板８００を４枚積層することにより構成されている。積層された各々の光バス回路基板８００は、スペーサ９００によって適切な間隔で接続されている。
【００５４】
さらに、図８に示されるように、各光バス回路基板８００には、プラスチック光ファイバ芯線３３と光分岐装置１０とが埋め込まれている。プラスチック光ファイバ芯線３３としては、例えば直径が１ｍｍのプラスチック光ファイバ芯線が使用されている。なお、「光ファイバ芯線」とは、光ファイバから被覆層を取り除いた芯材そのものをいう。また、光分岐装置１０としては、例えばＬＳＤ０. ２×４０ＰＣ１０−８（拡散光の厚さ方向の広がり角が０. ２°、幅方向の広がり角が４０°）の光拡散層２が使用され、又例えば４ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍ（ｗ×ｌ×ｔ）の大きさの透光性媒体１が使用されている。さらに、光バス回路基板８００としては、例えば厚さ３ｍｍ程度のアクリル基板が用いられており、当該光バス回路基板８００の表面を切削加工することにより、プラスチック光ファイバ芯線３３及び光分岐装置１０が配置される深さが１ｍｍで幅が１ｍｍ乃至４ｍｍの溝８０３（図９及び図１０参照）が形成されている。
【００５５】
より具体的に説明すると、光バス回路基板８００の平面図である図９及び当該光バス回路基板８００のＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’、Ｄ−Ｄ’断面図である図１０に示されるように、プラスチック光ファイバ芯線３３が配置される溝８０３の屈曲部８０１は、曲率半径１５ｍｍ程度に設定されており、この屈曲部８０１での信号光の損失は殆ど無い。また、光バス回路基板８００には、矩形状の穴部８０２が設けられており、図７に示されるように、複数の光バス回路基板８００が積層された場合、この穴部８０２を通して下層に位置する光バス回路基板８００のプラスチック光ファイバ芯線３３が複数の回路基板５００、５０１、５０２、５０３に導かれるようになっている。
【００５６】
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００５７】
各回路基板５００、５０１、５０２、５０３をそれぞれに対応する電気コネクタ２００に装着すると、各レーザダイオード６０１と各フォトダイオード７０１とが光データバス３００を介して光学的に結合される。従って、任意の或るレーザダイオード６０１から出射された信号光は光データバス３００に入射され、複数のフォトダイオード７０１に受光される。この構成により、複数ビットから成る並列光信号の送受信や各々のビットで独立した同時送受信が可能となる。
【００５８】
図１２の模式図を使って具体的に説明すると、入射ノードＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１からの電気信号は、各回路基板５００、５０１、５０２、５０３にそれぞれ配設された電気・光変換回路６００で処理されて光信号に変換される。すなわち、レーザダイオード駆動回路６０２が起動された後、レーザダイオード６０１からデータが担持された信号光が発光（出射）される。かかる信号光は、入射信号線（入射光伝送線路）を構成する「第１の光ファイバ」としての光ファイバ３１を経由した後、光分岐装置１０の端面に配置された光拡散層２へ入射される。光拡散層２では入射信号光を拡散・分岐し、これを透光性媒体１へ入射する。透光性媒体１を透過した信号光は、出射信号線（出射光伝送線路）を構成する「第２の光ファイバ」としての光ファイバ３２を経由た後、各回路基板５００、５０１、５０２、５０３にそれぞれ配設された光・電気変換回路７００で処理されて再び電気信号に変換される。すなわち、光ファイバ３２を経由した信号光はフォトダイオード７０１で受光され、これによりフォトダイオード駆動回路７０２が起動され、更に増幅回路７０３で受光信号をロジック信号として変換できる所定レベルまで増幅される。このようにして光・電気変換されて増幅された電気信号は、出射ノードＡ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２に導かれる。
【００５９】
例えば、入射ノードＡ１からの信号光は、光分岐装置１０により、出射ノードＡ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２に伝送される（入射ノードＢ１、Ｃ１、Ｄ１についても同様）。このとき、光分岐装置１０は、１つの入射ノードから信号光を光の拡散を利用することにより複数の出射ノードに同じ信号を伝送する光バスとして機能し、全体として、各回路基板５００、５０１、５０２、５０３のバス接続を可能としている。
【００６０】
このように本実施形態では、電気・光変換回路６００及び光・電気変換回路７００を有する複数の回路基板５００、５０１、５０２、５０３間において、電気・光変換回路６００のレーザダイオード６０１から出射された信号光を（第１の）光ファイバ３１を介して伝送した後、光分岐装置１０で拡散及び分岐させ、更に当該分岐された信号光を（第２の）光ファイバ３２を介して任意の複数の回路基板５００、５０１、５０２、５０３の光・電気変換回路７００が備えるフォトダイオード７０１に受光させて伝送させることとしたので、自由空間を介した光結合方式の従来構造に比し、隣接する光データ伝送路間の干渉（クロストーク）が無くなり、システム内の環境の影響を受ける（即ち、塵や埃などによる信号光の散乱が生じる）ことも無くなる。従って、本実施形態によれば、データの伝送不良を防止することができる。
【００６１】
また、本実施形態では、（第１の）光ファイバ３１と（第２の）光ファイバ３２とを前述した実施形態で説明した光分岐装置１０で接続したので、当該光分岐装置１０が奏す作用効果はそのまま活かされる。よって、本実施形態によれば、光の利用効率が高く、分岐均一性が良好な光バス回路を提供することができる。因みに、図１１には本実施形態における光バス回路基板８００に実装された光分岐装置１０の伝送特性（出力均一性）の一例が示されており、このグラフから判るように、出力均一性（４本の入射光ファイバからの信号光が分岐され、各出射位置での光ファイバからの信号光の出射光量均一性）は７％程度と非常に良好である。
【００６２】
また、本実施形態では、光バス回路基板８００の表面に溝８０３を形成し、当該溝８０３にプラスチック光ファイバ芯線３３を埋設させる構成としたので、プラスチック光ファイバ芯線３３を曲げて配策することが可能となる。つまり、プラスチック光ファイバ芯線３３は本来的には直線状の部材であるため、曲げると弾性復元力によって元の状態に戻ろうとする。このため、光バス回路基板８００の表面にプラスチック光ファイバ芯線３３を載せた状態で配策する場合には、プラスチック光ファイバ芯線３３を曲げた状態で保持するための留め具が必要となる。しかし、本実施形態のように、光バス回路基板８００の表面に屈曲部８０１を含んだ溝８０３を形成しておけば、留め具を用いなくても、プラスチック光ファイバ芯線３３を任意の曲率半径で曲げた状態で保持することができる。加えて、光バス回路基板８００に形成された溝８０３にプラスチック光ファイバ芯線３３を挿入して埋め込むことにより、光バス回路基板８００の表面にプラスチック光ファイバ芯線３３を載せて配策する場合よりも、装置の小型化・コンパクト化を図ることができる。
【００６３】
さらに、本実施形態では、（第１の）光ファイバ３１及び（第２の）光ファイバ３２としてプラスチック光ファイバ芯線３３を用いたので、被覆層が無い分、例えば本実施形態のように４本並べたときの幅方向寸法及び高さ方向寸法を短くすることができ、これに伴って光分岐装置１０の幅方向寸法及び高さ方向寸法（厚さ）も短くすることができる。よって、本実施形態によれば、装置の小型化・コンパクト化を図ることができる。
【００６４】
加えて、本実施形態では、直径が１ｍｍのプラスチック光ファイバ芯線３３を用いたので、光バス回路基板８００は、１００ｍｍ×１５０ｍｍ（ｗ×ｌ）程度の大きさになるが、直径がより小さいプラスチック光ファイバ芯線３３を用いることで、装置の小型化・コンパクト化をより一層図ることができる。つまり、プラスチック光ファイバ芯線３３の屈曲部８０１における損失を生じない屈曲半径はプラスチック光ファイバ芯線３３の線径で決まることから、例えば、０. ５ｍｍのプラスチック光ファイバ芯線３３を用いた場合、光バス回路基板８００は、８０ｍｍ×１２０ｍｍ（ｗ×ｌ）程度で構成できる。
【００６５】
この点につき補足すると、本実施形態では、プラスチック光ファイバ芯線３３を並列配置する構成を採ったが、これに限らず、プラスチック光ファイバ芯線３３が束ねられたバンドルファイバを用いてもよい。この場合、例えば直径が０. １ｍｍのプラスチック光ファイバ芯線３３が束ねられたバンドルファイバを用いることで、屈曲部８０１での信号光を損失すること無く、微小な屈曲部８０１が設計可能（曲率半径：１．５ｍｍ程度）となり、更なる装置の小型化・コンパクト化を実現できる。
【００６６】
先行技術文献との比較における、上述した効果以外の本実施形態の効果について付言すると、従来技術として挙げた特開平２−４１０４２号公報に開示された技術は、回路基板上の発光／受光デバイス間を自由空間を介して結合した直列光データバスであり、光／電気変換と電気／光変換とを繰り返しながらすべての回路基板に順次伝送する方式であるため、信号伝達速度は各回路基板上に配置された発光／受光デバイスの光／電気変換速度及び電気／光変換速度に依存すると同時にその制約を受ける不利があるが、本実施形態では、各回路基板５００、５０１、５０２、５０３間を光ファイバ３１、光分岐装置１０、光ファイバ３２の三者で直接的に繋ぐ構成であるため、このような不利は本来的に招かない。
【００６７】
また、特開昭６１−１９６２１０号公報には、発光又は受光素子が搭載された回路基板間を光学的に結合するため、透明なプレート表面に配置された回折格子、反射素子により構成された光路を介してデータ伝送を行う方式が開示されている。この方式による場合、１点から発せられた光を固定された１点にしか接続できない不利があるが、本実施形態によれば、全ての回路基板５００、５０１、５０２、５０３間を網羅的に接続することができる点で伝送方式としては非常に優れている。
【００６８】
なお、本実施形態では、プラスチック光ファイバ芯線３３を用いたが、これに限らず、プラスチック光ファイバ芯線の周りにポリエチレン等の被覆が施された光ファイバケーブルを用いても良く、また光ファイバの材質として、ガラスファイバ等を用いても良い。
【００６９】
また、本実施形態では、支持基板１００の片面に４個の電気コネクタ２００を配設し、当該電気コネクタ２００に４枚の回路基板５００、５０１、５０２、５０３を接続する構成を採ったが、これに限らず、支持基板１００の両面に電気コネクタ２００を例えば２個ずつ配設（分配）し、片側の電気コネクタ２００には回路基板５００、５０１を接続し、反対側の電気コネクタ２００には回路基板５０２、５０３を接続するようにしてもよい。この場合、部品レイアウトの関係で、支持基板１００の片面側にのみスペースがあるときは前者の構成を選択し、支持基板１００の両面側にスペースがあるときは後者の構成を選択すればよく、選択の自由度を高めることができるという利点がある。
【００７０】
さらに、本実施形態では、光バス回路基板８００に溝８０３を形成し、光ファイバ３１、光分岐装置１０、光ファイバ３２のすべてを当該溝８０３内に埋設する構成を採ったが、これに限らず、前記三者の少なくとも一つが溝８０３内に埋設されていればよい。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る光分岐装置は、透光性媒体と、透光性媒体の端面に設けられた光拡散部と、光拡散部と対向する透光性媒体の他の端面で透光性媒体に接続された複数の光伝送線路と、を有し、透光性媒体と前記複数の光伝送線路の接続部において、複数の光伝送線路の端面の形状と透光性媒体の端面の形状とを略一致させ、光拡散部の拡散特性における広がり角を、光拡散部が設けられた透光性媒体の端面から見た光伝送線路が接続された透光性媒体の他の端面の最大の見込み角の３倍以上である所定角度に設定したので、透光性媒体の長さを長くすることなく各光ファイバに対する分岐比率を概ね均一にすることができ、しかも構成の簡素化を図ることができるという優れた効果を有する。
【００７２】
また、本発明に係る光バス回路は、発光素子から出射された信号光を伝送する第１の光ファイバと受光素子に信号光を受光させて伝送する第２の光ファイバとを本発明に係る光分岐装置によって接続したので、任意の回路基板間での信号伝送が可能となるだけでなく、データの伝送不良を防止することができ、更には光の利用効率が高く、分岐均一性を良好にすることができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る光分岐装置の斜視図である。
【図２】図１に示される光分岐装置の平面図および縦断面図である。
【図３】第２実施形態に係る光分岐装置の平面図である。
【図４】第３実施形態に係る光分岐装置の斜視図である。
【図５】第４実施形態に係る光バス回路の斜視図である。
【図６】第４実施形態に係る光バス回路の要部拡大図である。
【図７】図６に示される光データバスの拡大斜視図である。
【図８】図７に示される光分岐装置が搭載された光バス回路基板の拡大斜視図である。
【図９】第４実施形態に係る光バス回路基板の平面図である。
【図１０】図９に示される光バス回路基板の適宜部位での断面図である。
【図１１】第４実施形態に係る光分岐装置の伝送特性（出力均一性）の一例を示すグラフである。
【図１２】第４実施形態に係る光データバスの作動を説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
１透光性媒体
２光拡散層
３ａ、３ａ’ 光ファイバ
３ｂ、３ｂ’ 光ファイバ
３ｃ、３ｃ’ 光ファイバ
３ｄ、３ｄ’ 光ファイバ
３ｅ、３ｅ’ 光ファイバ
３ｆ、３ｆ’ 光ファイバ
３ｇ、３ｇ’ 光ファイバ
３ｈ、３ｈ’ 光ファイバ
３０、３１、３２光ファイバ
３３プラスチック光ファイバ心線
５信号光
１０光分岐装置
１１クラッド層
１００支持基板
２００電気コネクタ
５００、５０１、５０２、５０３回路基板
６００電気・光変換回路（光送信回路）
６０１レーザダイオード（発光素子）
７００光・電気変換回路（光受信回路）
７０１フォトダイオード（受光素子）
８００光バス回路基板
８０３溝
１０００光バス回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical branching device for branching signal light incident on a translucent medium to a plurality of optical transmission lines, and an optical bus circuit constituting an optical data bus responsible for transmission of optical signals between a plurality of circuit boards. It is.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
In recent years, an increase in multi-microprocessor systems in which a plurality of microprocessors are combined, and an optical fiber has been used as a data transmission path between the processors. In order to connect a plurality of processors using an optical fiber, an optical star coupler that branches into a plurality of optical fibers and collects optical signals from the plurality of optical fibers into one optical fiber is required.
[0003]
As an example of disclosure of this type of optical star coupler, there is a waveguide type optical star coupler disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-209543. In this waveguide type optical star coupler, in order to enable low-cost and low-loss branching, a rectangular plate-shaped core portion having a large refractive index is arranged at the center, and the upper, lower, left and right surfaces are refracted from the core portion. An optical waveguide is formed by optically joining a plurality of clad portions having a flat substrate shape with a low rate, and an optical fiber array branched into a plurality is connected to one end face of the optical waveguide, and the other end face Is provided with a reflecting surface to provide a mixing portion. However, in the case of the above configuration, there is a problem that the length of the mixing section must be made sufficiently long in order to equalize the intensity of the signal light when the number of branches increases.
[0004]
Another technique that enables low-cost and low-loss branching is an optical branch transmission line disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-265747. In this optical branch transmission path, a lens having a large numerical aperture and a lens having a small numerical aperture are provided between the light emitting element and the bundle portion. However, in the case of the above-described configuration, the 16-branch example has a problem that the strength of the optical fiber bundled at the center is higher than the strength of the optical fiber bundled at the periphery, and the intensity of the signal light varies. .
[0005]
On the other hand, there is an optical star coupler disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-184941 as a technique for equalizing the intensity of the branched signal light. In general, this optical star coupler includes a bundle portion in which one end of an optical fiber is bundled and fixed and its end surface is formed into a flat surface, and one end surface is in contact with the end surface of the bundle portion and covers the core portion to form a waveguide. The mixing unit is configured to include a light diffusing and reflecting means disposed on the other end surface of the mixing unit. Although several examples are disclosed in the publication, there are problems in all of them.
[0006]
In the first embodiment, it has a circular bundle part and has a structure for confining the light reflected by the light diffusing and reflecting means, but the light diffused more than the numerical aperture of the optical fiber is efficiently coupled to the optical fiber. Not. In addition, it is said that reflection means is provided in portions other than the cores of the bundled optical fibers to reduce loss by multiple reflection. However, there is reflection loss, and reflection loss increases when multiple reflection occurs. In the second embodiment, the mixing section is provided with a refractive index distribution to improve the uniformity, but it is difficult to accurately control the refractive index distribution. In the third embodiment, the optical fiber is arranged on the circumference and the mixing part is formed as a clad, core, and clad donut structure from the center. However, in order to improve uniformity, the light emitted from the optical fiber is circular. There is a problem that it is necessary to spread one or more rounds on the circumference, and the length of the mixing section must be increased. In the fourth embodiment, a structure having a rectangular mixing portion is used. However, if the lengths of the X-axis and Y-axis are different, the length cannot be made uniform unless the length of the Z-axis is sufficient. Absent. In the fifth embodiment, the light reflecting / diffusing means is provided in the third and fourth embodiments, but light diffused more than the numerical aperture of the optical fiber is not efficiently coupled to the optical fiber.
[0007]
To summarize the above-described problems of the prior art, there is a problem that the length of the mixing section must be sufficiently long in order to split the signal light uniformly. In addition, there is a method using a refractive index distribution type mixing unit as means for improving the uniformity, but it is difficult to control the refractive index distribution with high accuracy, resulting in a complicated configuration. Furthermore, when the light diffusing and reflecting means is provided, the length of the mixing portion can be shortened, but there is a problem that the light diffused more than the numerical aperture of the optical fiber is lost without being coupled to the optical fiber. .
[0008]
On the other hand, the development of a very large scale integrated circuit (VSLI) has greatly increased the circuit functions of circuit boards (daughter boards) used in data processing systems. As the circuit function increases, the number of signal connections to each circuit board increases. Therefore, a data bus board (motherboard) that connects each circuit board with a bus structure has a parallel architecture that requires a large number of connection connectors and connection lines. It has been adopted. Although parallel buses have been improved by increasing the number of connection lines and paralleling them, parallel bus operation speeds have been improved. However, the system processing speed has been increased in parallel due to signal delays due to inter-connection wiring capacitance and connection wiring resistance. Limited by bus operating speed. In addition, in-system optical connection technology called optical interconnection has been studied from the problem of electromagnetic interference (EMI) due to high density of parallel bus connection wiring.
[0009]
As a method of performing optical data transmission between circuit boards on which light-emitting or light-receiving elements are mounted in various types of optical interconnection technologies that have been proposed in the past, Japanese Patent Laid-Open No. 2-41042 discloses that both front and back sides of each circuit board are used. A serial optical data bus for loop transmission between circuit boards, in which light emitting / receiving devices are arranged and the light emitting / receiving devices on adjacent circuit boards incorporated in the system frame are spatially coupled by light. Proposed. In this method, the signal light sent from one circuit board is optically / electrically converted by the adjacent circuit board, and further converted by the circuit board again. Then, the signal light is transmitted to the adjacent circuit board. Each circuit board is sequentially arranged in series and transmitted between all circuit boards incorporated in the system frame while repeating photoelectric conversion and electrical / optical conversion on each circuit board.
[0010]
However, in the case of the technique disclosed in the above publication, in order to perform data transmission between the circuit boards, an optical coupling through a free space by a light receiving / light emitting device arranged on each circuit board is used. Therefore, interference (crosstalk) between adjacent optical data transmission paths occurs and data transmission failure is expected. It is also expected that data transmission failure will occur due to scattering of signal light by the environment within the system frame, such as dust.
[0011]
In consideration of the above facts, the present invention provides an optical branching device that can make the branching ratio for each optical fiber substantially uniform without increasing the length of the translucent medium and that can simplify the configuration. To obtain an optical branching device that can suppress transmission loss as much as possible, and to provide an optical bus circuit that can prevent data transmission failure, has high light utilization efficiency, and has good branching uniformity Is the purpose.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, an optical branching device according to the present invention as defined in claim 1 comprises:A translucent medium; a light diffusion portion provided on an end surface of the translucent medium; and a plurality of end surfaces connected to the translucent medium at the other end surface of the translucent medium facing the light diffusion portion. An optical transmission line, and at a connection portion between the translucent medium and the plurality of optical transmission lines, the shape of the end face of the plurality of optical transmission lines and the shape of the end face of the translucent medium substantially coincide with each other. And the spread angle in the diffusion characteristics of the light diffusing portion is determined from the other end surface of the translucent medium connected to the optical transmission line as viewed from the end surface of the translucent medium provided with the light diffusing portion. Set to a predetermined angle that is more than three times the maximum prospective angle,It is characterized by this.
[0013]
  According to the present invention having the above configuration, the translucent mediumLight diffusion part provided on the end faceThe signal light incident on theLight diffusion partThe light propagates through the translucent medium while being diffused by. The diffused signal light propagated in the translucent mediumThe other end surface of the translucent medium facing the light diffusion portionAre branched into a plurality of optical transmission lines and respectively incident. Thereby, the signal carried by the signal light is transmitted to each optical transmission line.
[0014]
  Here, in the present invention, at the connection part of the light transmissive medium and the plurality of optical transmission lines, the shape of the end face of the plurality of light transmission lines and the shape of the end face of the light transmissive medium are substantially matched.The divergence angle in the diffusion characteristics of the light diffusing unit is three times the maximum expected angle of the other end surface of the translucent medium connected to the optical transmission line as viewed from the end surface of the translucent medium provided with the light diffusing unit. It was set to the predetermined angle which is aboveTherefore, the signal light that reaches the predetermined position on the end face of the translucent medium without being reflected in the translucent medium and the signal light that reaches the predetermined position on the other end face after being totally reflected in the translucent medium Are superimposed on each optical transmission line. If the degree of superposition at this time, that is, the coupling strength of the signal light is made almost the same, it becomes possible to branch the signal light almost uniformly to each optical transmission line.
[0015]
  In the present invention,End face of translucent mediumSince the light diffusing part is provided and the incident signal light is diffused by the light diffusing part, even if the length of the translucent medium is reduced,Optical transmission lineThe branching ratio with respect to can be made substantially uniform.
[0016]
  Furthermore, in the present invention,End face of translucent mediumProvided with a light diffusion portion, and the spread angle in the diffusion characteristics of the light diffusion portionOther end faceTherefore, the configuration can be simplified as compared with the conventional technique that accurately controls the refractive index distribution.
[0021]
  In order to achieve the above purpose,Claim 2An optical bus circuit according to the present invention described above includes a plurality of circuit boards having an optical transmission circuit for converting an electrical signal into an optical signal and an optical reception circuit for converting the optical signal into an electrical signal, and a support board for each circuit board. A plurality of electrical connectors installed on the optical circuit, a first optical fiber that transmits signal light emitted from a light emitting element included in the optical transmission circuit of each circuit board, and signal light transmitted from the first optical fiber. ForkClaim 1And a second optical fiber that transmits the signal light branched by the optical branching device to a light receiving element included in an optical receiving circuit of any of a plurality of circuit boards. It is characterized by that.
[0022]
  According to the present invention having the above configuration, when signal light is emitted from the light emitting element of the optical transmission circuit of each circuit board, the signal light isFirst optical fiberTransmitted through. The transmitted signal light is as described above.Claim 1Is incident on the optical branching device described in (1). The signal light diffused / branched by the optical branching device passes through the second optical fiber, and is received and transmitted to the light receiving elements included in the optical receiving circuits of any of a plurality of circuit boards.
[0023]
As described above, in the present invention, after the signal light emitted from the light emitting element of the optical transmission circuit is transmitted through the first optical fiber between the plurality of circuit boards having the optical transmission circuit and the optical reception circuit, the optical branching is performed. Since it is diffused and branched by the apparatus, and further, the branched signal light is transmitted to the light receiving elements provided in the optical receiving circuits of any of a plurality of circuit boards via the second optical fiber and transmitted. Compared with the conventional structure of the optical coupling method via the optical system, there is no interference (crosstalk) between adjacent optical data transmission lines, and the influence of the environment in the system (that is, scattering of signal light due to dust, dust, etc.) Will not occur). Therefore, according to the present invention, data transmission failure can be prevented.
[0024]
  In the present invention, the first optical fiber and the second optical fiber areClaim 1In order to connect with the optical branching device described inClaim 1The effects provided by the optical branching device described in the above are utilized as they are. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an optical bus circuit with high light utilization efficiency and good branching uniformity.
[0025]
  Also, the object of the present invention isClaim 2The described invention has been made concreteClaim 3This can also be achieved by the following invention.That is, the optical bus circuit according to the present invention described in claim 4 is the optical bus circuit according to claim 3, wherein the electrical connector is installed on both the front and back surfaces of the support substrate in the optical bus circuit, so that the circuit board can be connected. It is characterized by that.
[0026]
  That is,Claim 5An optical bus circuit according to the present invention describedClaim 3 or claim 4The at least one of the first optical fiber, the optical branching device, and the second optical fiber in the optical bus circuit is embedded in an optical bus circuit board on which the three members are disposed. It is characterized by that.
[0028]
  further,Claim 5An optical bus circuit according to the present invention describedClaims 2 to 4In any one of the inventions, the first optical fiber and the second optical fiber in the optical bus circuit are bundle fibers in which a plurality of optical fiber cores are bundled.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
Hereinafter, the optical branching device 10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
[0030]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an optical branching device 10 according to the present embodiment. As shown in this figure, the optical branching device 10 includes a rectangular parallelepiped translucent medium 1. A light diffusing layer 2 as a “light diffusing portion” is disposed on the end face on the incident side of the translucent medium 1. In addition, a total of eight optical fibers 3 a to 3 h as “optical transmission lines” are arranged on the output side end face of the translucent medium 1 in a state where the upper and lower ends are bundled in two stages. ing. That is, the optical branching device 10 of the present embodiment is an optical branching device that branches the incident signal light 5 into eight. In the present embodiment, the number of optical fibers disposed on the end face on the emission side of the translucent medium 1 is eight. However, the number is not limited to this, and a plurality of optical fibers may be used. Further, a clad layer 11 (see FIG. 2) having a refractive index lower than that of the translucent medium 1 is disposed on the upper and lower surfaces, the left side surface, and the right side surface of the translucent medium 1, respectively. Thereby, the translucent medium 1 surrounded by the cladding layer 11 functions as a core part which forms a waveguide.
[0031]
  Here, in the present embodiment, the divergence angle in the diffusion characteristics of the light diffusion layer 2 described above is controlled in accordance with the shape of the end face on the emission side of the translucent medium 1. More specifically, in the present embodiment, the shape of the end surface on the emission side of the translucent medium 1 is such that the length in the width direction (left-right direction) is twice the length in the thickness direction (up-down direction). Due to a certain rectangular shape, the diffusion characteristics are different in the horizontal direction and the vertical direction (that is, the diffusion characteristics such that the spread angle due to diffusion in the horizontal direction is twice the spread angle due to diffusion in the vertical direction). Is used. Furthermore, if it mentions, the divergence angle in the diffusion characteristic of the light-diffusion layer 2 is set so that it may become below the predetermined angle without the loss determined corresponding to the numerical aperture of optical fiber 3a-3h. For example, if the numerical aperture NA of the optical fibers 3a to 3h is 0.5, the spread angle in the diffusion characteristics of the light diffusion layer 2 is60 degreesIt is set to be as follows.
[0032]
Examples of the light diffusion layer 2 that can be individually controlled as described above include LSD (manufactured by Physical Optics Corporation). Alternatively, the light diffusing layer 2 that exhibits different diffusion characteristics in the vertical direction and the horizontal direction is formed in a phase volume hologram medium as disclosed in US Pat. No. 5,365,354 and has a rectangular beam shape. Can be obtained by a method of recording the speckle pattern.
[0033]
Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
[0034]
The signal light 5 incident on the light diffusing layer 2 of the translucent medium 1 propagates in the translucent medium 1 while being diffused in the left and right direction and the up and down direction by the light diffusing layer 2. The diffused signal light 51 that has propagated through the translucent medium 1 is emitted from the end face on the exit side of the translucent medium 1, branched into eight optical fibers 3 a to 3 h, and respectively incident thereon. Thereby, the signal carried by the signal light 5 is transmitted to each of the optical fibers 3a to 3h.
[0035]
Here, if the signal light 5 diffused by the light diffusion layer 2 has a spread angle in the left-right direction larger than the length in the left-right direction of the end surface on the emission side of the translucent medium 1, FIG. Thus, the signal light 5 diffused left and right by the light diffusion layer 2 is totally reflected at the interface between the translucent medium 1 and the left and right cladding layers 11 at least once. Therefore, the signal light 5 diffused in a plurality of directions is evenly incident on each of the optical fibers 3a to 3h by appropriately selecting the spread angle in the left-right direction of the signal light 5 diffused by the light diffusion layer 2, The coupling strengths of the optical fibers 3a to 3h can be made almost the same.
[0036]
On the other hand, the length in the up-down direction of the end surface on the emission side of the translucent medium 1 is ½ of the length in the left-right direction. However, even in this case, if the spread angle in the vertical direction of the diffused signal light 51 diffused by the light diffusion layer 2 is larger than the length in the vertical direction of the end surface on the emission side of the translucent medium 1, FIG. As shown in B), the diffused signal light 51 diffused up and down by the light diffusion layer 2 is reflected at the interface with the upper and lower cladding layers 11 of the translucent medium 1 at least once. Therefore, the diffusion signal light 51 diffused in a plurality of directions is uniformly incident on each of the optical fibers 3a to 3h by appropriately selecting the vertical spread angle of the diffusion signal light 51 diffused by the light diffusion layer 2. Thus, the coupling strengths of the optical fibers 3a to 3h can be made almost the same.
[0037]
As a result, according to the present embodiment, the branching ratio for each of the optical fibers 3a to 3h can be made uniform. In the present embodiment, the light diffusion layer 2 is provided on the incident-side end face of the translucent medium 1, and the incident signal light 5 is diffused by the light diffusion layer 2, so that each of the optical fibers 3a to 3h. It is not necessary to lengthen the dimension of the translucent medium 1 in the longitudinal direction in order to make the branching ratio uniform with respect to. That is, according to this embodiment, the dimension of the translucent medium 1 in the longitudinal direction can be shortened. Furthermore, in the present embodiment, the light diffusion layer 2 is provided on the end surface on the incident side of the light transmissive medium 1, and the spread angle in the diffusion characteristics of the light diffusing layer 2 is set to the shape of the end surface on the output side of the light transmissive medium 1. Therefore, the configuration can be simplified as compared with the conventional technique that controls the refractive index distribution with high accuracy. In addition, by obtaining these effects, the optical branching device 10 can be downsized according to the present embodiment.
[0038]
In the present embodiment, the spread angle in the diffusion characteristic of the light diffusion layer 2 is set to be equal to or less than a predetermined angle with no loss determined corresponding to the numerical aperture of the optical fibers 3a to 3h. Can be suppressed. That is, when the signal light 5 emitted from the end face on the emission side of the translucent medium 1 is incident beyond a predetermined angle with no loss determined corresponding to the numerical aperture of the optical fibers 3a to 3h, Even if the light 5 enters the optical fibers 3a to 3h, it is emitted from the optical fibers 3a to 3h again. The emitted signal light 5 becomes a transmission loss. However, if the divergence angle in the diffusion characteristics of the light diffusion layer 2 is set to be equal to or less than a predetermined angle with no loss determined corresponding to the numerical apertures of the optical fibers 3a to 3h as in the present embodiment, the light The signal light 5 incident on the fibers 3a to 3h propagates in the optical fibers 3a to 3h without being emitted. Therefore, according to this embodiment, transmission loss can be suppressed as much as possible.
[0039]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This second embodiment is basically the contents that can be explained in the description of the first embodiment described above, but is written as the second embodiment in order to make the actions and effects more understandable. .
[0040]
As shown in FIG. 3, this embodiment is diffused by the light diffusion layer 2 when the maximum expected angle of the end face on the exit side viewed from the end face on the entrance side of the translucent medium 1 is θ. The main content is that the spread angle θ ′ of the diffused signal light 51 in the left-right direction is desirably set to a predetermined angle that is three times or more of the expected angle θ.
[0041]
As described above, when the spread angle θ ′ in the left-right direction of the diffused signal light 51 diffused by the light diffusion layer 2 is set to a predetermined angle that is three times or more of the expected angle θ, it is diffused left and right by the light diffusion layer 2. The diffused signal light 51 is totally reflected at the interface between the translucent medium 1 and the left and right cladding layers 11 at least once and is emitted from the end face on the emission side. At this time, if the divergence angle θ ′ is an angle smaller than 3θ, among the eight optical fibers 3a to 3h, the coupling strength on the middle side tends to increase and the coupling strength on the peripheral side tends to decrease. As a result, the bonding strength cannot be made uniform. On the other hand, when the divergence angle θ ′ is 3θ, it will be described with reference to FIG. 2A of the first embodiment described above that the diffusion signal light 51 incident on the optical fiber 3b is focused. Then, one diffused signal light (directly incident light) 51a that reaches a predetermined position (that is, the position where the optical fiber 3b is disposed) on the output side end face without being reflected at the interface with the left and right cladding layers 11 and the left and right A total of three diffused signal lights 51a to 51c obtained by superimposing two diffused signal lights (totally reflected incident light) 51b and 51c that reach the predetermined position after being totally reflected at the interface with the cladding layer 11 are obtained. The light enters the optical fiber 3b. The same applies to the other optical fibers 3a, 3c to 3h. Therefore, if it does in this way, the coupling strength in each optical fiber 3a-3h can be made uniform. As a result, according to the present embodiment, the incident signal light 5 can be evenly branched. Note that it has been experimentally found that when the spread angle θ is larger than 3θ, the coupling strength is almost uniform, that is, the same effect can be obtained.
[0042]
In the above description, only the spread of the spread signal light 51 in the left-right direction has been described, but the same effect can be obtained by setting the relationship between the spread angle and the prospective angle in the same way for the spread of the spread signal light 51 in the vertical direction. Is obtained.
[0043]
When the first embodiment and the second embodiment described above are viewed comprehensively, the light diffusion layer 2 is provided on the incident-side end surface of the translucent medium 1, and the spread in the diffusion characteristics of the light diffusion layer 2 is increased. By controlling the angle according to the shape of the end face on the emission side of the translucent medium 1, the branching ratios for the optical fibers 3 a to 3 h are made substantially uniform without increasing the length of the translucent medium 1. As a more preferable control method, the divergence angle in the diffusion characteristic of the light diffusion layer 2 can be set corresponding to the numerical aperture of the optical fibers 3a to 3h. The transmission loss is set by setting the angle less than a predetermined angle with no determined loss and further setting the spread angle θ ′ in the diffusion characteristics of the light diffusion layer 2 to a predetermined angle that is three times or more of the maximum expected angle θ of the end face on the emission side. Minimize and branch This means that the accuracy of the uniform ratio can be further increased.
[0044]
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that the same components as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0045]
As shown in FIG. 4, this embodiment is characterized by the configuration of optical fibers 3 a ′ to 3 h ′ as “optical transmission lines”. More specifically, the end faces 31a 'to 31h' of the optical fibers 3a 'to 3h' are formed in a rectangular shape obtained by dividing the shape (rectangular shape) of the end face on the emission side of the translucent medium 1 into eight equal parts.
[0046]
According to the above configuration, the shape of the end face on the emission side of the translucent medium 1 and the total shape of the end faces 31a ′ to 31h ′ of the optical fibers 3a ′ to 3h ′ completely coincide with each other. All of the signal light 5 thus made is incident on the end faces 31a ′ to 31h ′ of the optical fibers 3a to 3h. That is, in the first embodiment and the like described above, the end faces of the optical fibers 3a to 3h are circular, and thus the signal light 5 leaks from the gap 7 (see FIG. 1). There is no leakage. For this reason, according to the present embodiment, transmission loss can be further reduced.
[0047]
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that the same components as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0048]
FIG. 5 is a perspective view showing a schematic configuration of the optical bus circuit 1000 according to the present embodiment, and FIG. 6 is an enlarged view of a main part of the optical bus circuit 1000. As shown in these drawings, an optical data bus 300 on which the plurality of optical branching devices 10 described in the above-described embodiments are mounted is fixed at a predetermined position of the support substrate 100 of the optical bus circuit 1000. In the present embodiment, both the incident light transmission line and the outgoing light transmission line for the optical branching device 10 described in the above-described embodiment are configured by the optical fiber 30.
[0049]
In addition, a plurality of electrical connectors 200 are juxtaposed at predetermined positions on the support substrate 100, and a plurality of circuit boards 500 optically connected to these electrical connectors 200 by an optical data bus 300. , 501, 502, 503 are attached (electrically connected). Furthermore, in addition to the electronic circuit 400 being installed at a predetermined position on the support substrate 100, a power line and electrical wiring for electrical signal transmission (not shown) are provided. These electrical wirings are connected to the electrical connector 200. Are electrically connected to electronic circuits (not shown) on the circuit boards 500, 501, 502, and 503 that are attached to the circuit board.
[0050]
Each circuit board 500, 501, 502, and 503 serves as an “optical transmission circuit” that converts an electrical signal into an optical signal and an “optical receiver circuit” that converts an optical signal into an electrical signal. The optical / electrical conversion circuit 700 is provided. For example, the former electric / optical conversion circuit 600 includes a laser diode 601 as a “light emitting element” and a laser diode driving circuit 602. For example, the latter optical / electrical conversion circuit 700 amplifies a photodiode 701 as a “light receiving element”, a photodiode driving circuit 702, and a light reception signal from the photodiode 701 to a level that can be converted as a logic signal. An amplifier circuit 703 is included.
[0051]
The above is the outline of the entire configuration of the optical bus circuit 1000 according to the present embodiment, and the detailed configuration of each part will be further described below.
[0052]
The optical bus circuit 1000 shown in FIG. 5 shows a case where the number of circuit boards to be connected is four and the number of channels (number of bits) is four. When a bus is configured with such a plurality of channels, A plurality of the optical branching devices 10 described in the above-described embodiments are used.
[0053]
Corresponding to the number of channels being 4, as shown in FIG. 7, the optical data bus 300 is configured by stacking four optical bus circuit boards 800 on which the optical branching device 10 is mounted. Yes. The stacked optical bus circuit boards 800 are connected by spacers 900 at appropriate intervals.
[0054]
Further, as shown in FIG. 8, the plastic optical fiber core wire 33 and the optical branching device 10 are embedded in each optical bus circuit board 800. As the plastic optical fiber core wire 33, for example, a plastic optical fiber core wire having a diameter of 1 mm is used. The “optical fiber core wire” refers to the core material itself obtained by removing the coating layer from the optical fiber. Further, as the optical branching device 10, for example, a light diffusion layer 2 of LSD 0.2 × 40PC10-8 (a spread angle in the thickness direction of diffused light is 0.2 ° and a spread angle in the width direction is 40 °) is used. For example, a translucent medium 1 having a size of 4 mm × 20 mm × 1 mm (w × l × t) is used. Furthermore, as the optical bus circuit board 800, for example, an acrylic board having a thickness of about 3 mm is used. By cutting the surface of the optical bus circuit board 800, the plastic optical fiber core wire 33 and the optical branching device 10 are provided. A groove 803 (see FIGS. 9 and 10) having a depth of 1 mm and a width of 1 mm to 4 mm is formed.
[0055]
More specifically, FIG. 9 is a plan view of the optical bus circuit board 800, and AA ′, BB ′, CC ′, and DD ′ cross-sectional views of the optical bus circuit board 800. As shown in FIG. 10, the bent portion 801 of the groove 803 in which the plastic optical fiber core wire 33 is disposed is set to have a curvature radius of about 15 mm, and there is almost no loss of signal light at the bent portion 801. Further, the optical bus circuit board 800 is provided with a rectangular hole 802, and when a plurality of optical bus circuit boards 800 are stacked as shown in FIG. The plastic optical fiber core wire 33 of the optical bus circuit board 800 that is positioned is guided to a plurality of circuit boards 500, 501, 502, and 503.
[0056]
Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
[0057]
When each circuit board 500, 501, 502, 503 is attached to the corresponding electrical connector 200, each laser diode 601 and each photodiode 701 are optically coupled via the optical data bus 300. Accordingly, signal light emitted from any arbitrary laser diode 601 is incident on the optical data bus 300 and received by the plurality of photodiodes 701. With this configuration, parallel optical signals composed of a plurality of bits can be transmitted and received, and independent simultaneous transmission and reception can be performed for each bit.
[0058]
More specifically, referring to the schematic diagram of FIG. 12, electrical signals from the incident nodes A1, B1, C1, and D1 are converted into electrical / optical conversion circuits disposed on the circuit boards 500, 501, 502, and 503, respectively. Processed at 600 and converted into an optical signal. That is, after the laser diode driving circuit 602 is activated, signal light carrying data is emitted (emitted) from the laser diode 601. The signal light passes through the optical fiber 31 as the “first optical fiber” constituting the incident signal line (incident light transmission line), and then enters the light diffusion layer 2 arranged on the end face of the optical branching device 10. Is done. In the light diffusion layer 2, incident signal light is diffused and branched, and is incident on the translucent medium 1. The signal light transmitted through the translucent medium 1 passes through the optical fiber 32 as a “second optical fiber” constituting the outgoing signal line (outgoing light transmission line), and then each circuit board 500, 501, 502, It is processed by the optical / electrical conversion circuit 700 provided in each 503 and converted again into an electric signal. That is, the signal light passing through the optical fiber 32 is received by the photodiode 701, whereby the photodiode drive circuit 702 is activated, and further amplified by the amplifier circuit 703 to a predetermined level at which the received light signal can be converted as a logic signal. The electric signal thus amplified by optical / electrical conversion is guided to the outgoing nodes A2, B2, C2, and D2.
[0059]
For example, the signal light from the incident node A1 is transmitted to the outgoing nodes A2, B2, C2, and D2 by the optical branching device 10 (the same applies to the incident nodes B1, C1, and D1). At this time, the optical branching device 10 functions as an optical bus for transmitting the same signal from a single incident node to a plurality of outgoing nodes by utilizing diffusion of light, and as a whole, each circuit board 500, 501. , 502 and 503 can be connected.
[0060]
As described above, in this embodiment, the light is emitted from the laser diode 601 of the electrical / optical conversion circuit 600 between the plurality of circuit boards 500, 501, 502, and 503 having the electrical / optical conversion circuit 600 and the optical / electrical conversion circuit 700. After the transmitted signal light is transmitted through the (first) optical fiber 31, it is diffused and branched by the optical branching device 10, and the branched signal light is further transmitted through the (second) optical fiber 32. Since the photodiode 701 included in the photoelectric conversion circuit 700 of the plurality of circuit boards 500, 501, 502, and 503 receives the light and transmits it, it is adjacent to the conventional structure of the optical coupling system through free space. Interference (crosstalk) between the optical data transmission lines to be eliminated is eliminated and the environment in the system is affected (that is, signal light is scattered by dust, dirt, etc.) No. Therefore, according to the present embodiment, data transmission failure can be prevented.
[0061]
In this embodiment, since the (first) optical fiber 31 and the (second) optical fiber 32 are connected by the optical branching device 10 described in the above-described embodiment, the optical branching device 10 has an effect. The effect is utilized as it is. Therefore, according to this embodiment, it is possible to provide an optical bus circuit with high light utilization efficiency and good branching uniformity. Incidentally, FIG. 11 shows an example of the transmission characteristic (output uniformity) of the optical branching device 10 mounted on the optical bus circuit board 800 in this embodiment. As can be seen from this graph, the output uniformity ( The signal light from the four incident optical fibers is branched, and the output light amount uniformity of the signal light from the optical fiber at each emission position is very good at about 7%.
[0062]
In this embodiment, since the groove 803 is formed on the surface of the optical bus circuit board 800 and the plastic optical fiber core wire 33 is embedded in the groove 803, the plastic optical fiber core wire 33 is bent and arranged. Is possible. That is, since the plastic optical fiber core wire 33 is essentially a linear member, when the plastic optical fiber core wire 33 is bent, the plastic optical fiber core wire 33 tries to return to its original state by an elastic restoring force. For this reason, when routing is performed with the plastic optical fiber core wire 33 placed on the surface of the optical bus circuit board 800, a fastener for holding the plastic optical fiber core wire 33 in a bent state is required. However, if the groove 803 including the bent portion 801 is formed on the surface of the optical bus circuit board 800 as in this embodiment, the plastic optical fiber core wire 33 can be made to have an arbitrary radius of curvature without using a fastener. Can be held in a bent state. In addition, by inserting and embedding the plastic optical fiber core wire 33 in the groove 803 formed in the optical bus circuit board 800, the plastic optical fiber core wire 33 is placed on the surface of the optical bus circuit board 800 and arranged. Therefore, the device can be reduced in size and size.
[0063]
Further, in the present embodiment, since the plastic optical fiber core wire 33 is used as the (first) optical fiber 31 and the (second) optical fiber 32, there are no coating layers, for example, four as in the present embodiment. When arranged, the width direction dimension and the height direction dimension can be shortened, and accordingly, the width direction dimension and the height direction dimension (thickness) of the optical branching device 10 can also be shortened. Therefore, according to the present embodiment, the apparatus can be reduced in size and size.
[0064]
In addition, since the plastic optical fiber core wire 33 having a diameter of 1 mm is used in the present embodiment, the optical bus circuit board 800 has a size of about 100 mm × 150 mm (w × l), but a plastic having a smaller diameter. By using the optical fiber core wire 33, the apparatus can be further reduced in size and size. That is, since the bending radius that does not cause a loss in the bent portion 801 of the plastic optical fiber core wire 33 is determined by the wire diameter of the plastic optical fiber core wire 33, for example, when the plastic optical fiber core wire 33 of 0.5 mm is used, the optical bus The circuit board 800 can be configured to be approximately 80 mm × 120 mm (w × l).
[0065]
To supplement this point, in the present embodiment, the configuration in which the plastic optical fiber core wires 33 are arranged in parallel is adopted. However, the present invention is not limited to this, and a bundle fiber in which the plastic optical fiber core wires 33 are bundled may be used. In this case, for example, by using a bundle fiber in which plastic optical fiber core wires 33 having a diameter of 0.1 mm are bundled, a minute bent portion 801 can be designed without losing signal light at the bent portion 801 (the radius of curvature). : About 1.5 mm), and further downsizing and downsizing of the apparatus can be realized.
[0066]
When the effects of the present embodiment other than the effects described above are compared with the prior art documents, the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-41042 cited as the prior art is between the light emitting / receiving devices on the circuit board. Is a serial optical data bus that is coupled through free space, and is a system that sequentially transmits to all circuit boards while repeating optical / electrical conversion and electrical / optical conversion, so the signal transmission speed is on each circuit board. Although depending on the light / electric conversion speed and the electric / light conversion speed of the arranged light emitting / receiving device and at the same time, there is a disadvantage in that it is disadvantageous, in the present embodiment, light is transmitted between the circuit boards 500, 501, 502, and 503. Such a disadvantage is not inherently caused because the configuration is such that the fiber 31, the optical branching device 10, and the optical fiber 32 are directly connected.
[0067]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 61-196210 discloses an optical path composed of a diffraction grating and a reflective element disposed on a transparent plate surface for optically coupling circuit boards on which light emitting or light receiving elements are mounted. A system for performing data transmission via the Internet is disclosed. According to this method, there is a disadvantage that light emitted from one point can be connected to only one fixed point. However, according to this embodiment, all circuit boards 500, 501, 502, and 503 are exhaustively covered. As a transmission method, it can be connected.
[0068]
In this embodiment, the plastic optical fiber core wire 33 is used. However, the present invention is not limited to this, and an optical fiber cable in which a coating of polyethylene or the like is applied around the plastic optical fiber core wire may be used. A glass fiber or the like may be used as the material.
[0069]
In the present embodiment, the four electrical connectors 200 are arranged on one side of the support substrate 100, and the four circuit boards 500, 501, 502, and 503 are connected to the electrical connector 200. For example, two electrical connectors 200 are disposed (distributed) on both sides of the support substrate 100, and circuit boards 500 and 501 are connected to the electrical connector 200 on one side, and the electrical connector 200 on the opposite side is connected to the electrical connector 200 on the opposite side. The circuit boards 502 and 503 may be connected. In this case, due to the component layout, when there is a space only on one side of the support substrate 100, the former configuration is selected, and when there is a space on both sides of the support substrate 100, the latter configuration may be selected. There is an advantage that the degree of freedom of selection can be increased.
[0070]
Furthermore, in this embodiment, the groove 803 is formed in the optical bus circuit board 800, and the optical fiber 31, the optical branching device 10, and the optical fiber 32 are all embedded in the groove 803. However, the present invention is not limited to this. However, at least one of the three members may be embedded in the groove 803.
[0071]
【The invention's effect】
  As described above, the optical branching device according to the present invention includes the translucent medium, the light diffusing unit provided on the end surface of the translucent medium, and the other end surface of the translucent medium facing the light diffusing unit. A plurality of optical transmission lines connected to the translucent medium, and at the connection portion between the translucent medium and the plurality of optical transmission lines, the shape of the end faces of the plurality of optical transmission lines and the translucent medium Match the shape of the end face substantially,The divergence angle in the diffusion characteristics of the light diffusing unit is three times the maximum expected angle of the other end surface of the translucent medium connected to the optical transmission line as viewed from the end surface of the translucent medium provided with the light diffusing unit. Since it was set to the predetermined angle above,The branching ratio with respect to each optical fiber can be made substantially uniform without increasing the length of the translucent medium, and the configuration can be simplified.
[0072]
The optical bus circuit according to the present invention includes a first optical fiber that transmits the signal light emitted from the light emitting element and a second optical fiber that transmits the signal light received by the light receiving element. Since it is connected by the optical branching device, not only can signal transmission between any circuit boards, but it can also prevent data transmission failure, and also has high light utilization efficiency and good branching uniformity. It has the outstanding effect that it can be made.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an optical branching device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a plan view and a longitudinal sectional view of the optical branching device shown in FIG.
FIG. 3 is a plan view of an optical branching device according to a second embodiment.
FIG. 4 is a perspective view of an optical branching device according to a third embodiment.
FIG. 5 is a perspective view of an optical bus circuit according to a fourth embodiment.
FIG. 6 is an enlarged view of a main part of an optical bus circuit according to a fourth embodiment.
7 is an enlarged perspective view of the optical data bus shown in FIG. 6. FIG.
FIG. 8 is an enlarged perspective view of an optical bus circuit board on which the optical branching device shown in FIG. 7 is mounted.
FIG. 9 is a plan view of an optical bus circuit board according to a fourth embodiment.
10 is a cross-sectional view of an appropriate portion of the optical bus circuit board shown in FIG.
FIG. 11 is a graph showing an example of transmission characteristics (output uniformity) of the optical branching device according to the fourth embodiment.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram for explaining the operation of the optical data bus according to the fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Translucent medium
2 Light diffusion layer
3a, 3a 'optical fiber
3b, 3b 'optical fiber
3c, 3c 'optical fiber
3d, 3d 'optical fiber
3e, 3e 'optical fiber
3f, 3f 'optical fiber
3g, 3g 'optical fiber
3h, 3h 'optical fiber
30, 31, 32 Optical fiber
33 Plastic optical fiber core wire
5 signal light
10 Optical branching device
11 Cladding layer
100 Support substrate
200 Electrical connector
500, 501, 502, 503 Circuit board
600 Electrical / optical conversion circuit (optical transmission circuit)
601 Laser diode (light emitting element)
700 Optical / electrical converter (optical receiver)
701 Photodiode (light receiving element)
800 Optical bus circuit board
803 groove
1000 Optical bus circuit

Claims

A translucent medium;
A light diffusion portion provided on an end surface of the translucent medium;
A plurality of optical transmission lines connected to the translucent medium at the other end surface of the translucent medium facing the light diffusion portion;
Have
In the connection part of the light transmissive medium and the plurality of optical transmission lines, the shape of the end face of the plurality of light transmission lines and the shape of the end face of the light transmissive medium are substantially matched,
The divergence angle in the diffusion characteristic of the light diffusing unit is the maximum of the other end surface of the translucent medium to which the optical transmission line is connected as viewed from the end surface of the translucent medium provided with the light diffusing unit. Set to a predetermined angle that is more than three times the expected angle,
An optical branching device characterized by that.

A plurality of circuit boards having an optical transmission circuit that converts an electrical signal into an optical signal and an optical reception circuit that converts the optical signal into an electrical signal;
A plurality of electrical connectors installed on a support substrate for each circuit board;
A first optical fiber that transmits signal light emitted from a light emitting element included in an optical transmission circuit of each circuit board;
The optical branching device according to claim 1 , for branching the signal light transmitted from the first optical fiber;
A second optical fiber that transmits the signal light branched by the optical branching device to a light receiving element included in an optical receiving circuit of an arbitrary plurality of circuit boards;
Composed of,
An optical bus circuit characterized by that.

The electrical connector is installed on both front and back surfaces of the support substrate in the optical bus circuit, and the circuit board is connectable.
The optical bus circuit according to claim 2 .

At least one of the first optical fiber, the optical branching device, and the second optical fiber in the optical bus circuit is embedded in an optical bus circuit board on which the three members are disposed,
The optical bus circuit according to claim 2 or 3 , wherein

The first optical fiber and the second optical fiber in the optical bus circuit are bundle fibers in which a plurality of optical fiber core wires are bundled.
The optical bus circuit according to any one of claims 2 to 4 , wherein the optical bus circuit is provided.