JP4016766B2 - 光伝送装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平板状（シート状）の光導波路を用いて複数の回路基板間で光信号の送受信を行う光伝送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
サーバーや携帯電話基地局などは、内部に設けられた複数の回路基板間で信号の送受信が行われる。例えば、特開２０００−３６９８２公報、特開２０００−２２６２６公報、または特開２００１−１６１５９公報に記載されているような基地局の場合、複数接続されたアンテナとのインタフェース基板（送受信回路基板：メイン回路基板）、および各機能を実行する信号処理回路基板（サブ回路基板）が基地局内部に多数設置されている。これらの複数の回路基板は、各基板間で信号を送受信して信号処理を行う。従って、この種の装置では、各基板間で信号を伝送するための配線手段が必要となる。
【０００３】
例えば、メイン回路基板の枚数を４枚、サブ回路基板の枚数を８枚とし、これらを光ファイバで接続して光信号を送受信する場合、受発光素子はそれぞれの基板に一組ずつ必要となることから、発光素子６４個（メイン回路基板４枚×サブ回路基板８枚×双方１個ずつ計２個）、受光素子６４個（同前）、および光ファイバ６４本が必要となる。電気信号による高速送受信方式であるＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ）の場合、差動信号による送受信となるため、配線本数は光ファイバの倍、つまり１２８本の配線が必要となる。通常の電気配線において、高速信号の送受信を行うには、伝送周波数を下げて複数の並列信号線での送受信となるため、さらに配線数が増えることになる。このように、メイン回路基板とサブ回路基板とを接続する場合、多数の信号線を配線しなければならず、また、メイン回路基板とサブ回路基板の信号を接続するコネクタにおいてもそれぞれ多数の端子が必要となり、強い挿抜力が必要となる。
【０００４】
上述の例においては、メイン回路基板４枚、サブ回路基板８枚として必要となる配線数などを示したが、サーバーや携帯電話の基地局において、送受信する信号の接続数が多くなると、より多くのメイン回路基板またはサブ回路基板が必要となり、より多くの配線数が必要となる。このため、各メイン回路基板やサブ回路基板がそれほど大きくなくても、配線手段がその配線数やコネクタのピン数増加のため大型化してしまい、装置全体が大型化することとなる。また、配線手段は多数の信号線を配線するため、数十層の基板で構成しなければならない。サーバーや基地局においては、このような装置を複数台設置して各端末からの信号を処理することとなるため、装置の設置場所の観点からできる限り小型化する必要があるが、上記の理由から装置が大型化してしまい、新たに装置を設置することが困難となっている。
【０００５】
一方、例えば、エレクトロニクス誌、２０００年１０月号５２頁には、平板状の光導波路の両端にそれぞれ複数の光ファイバを接続した形態が記載されている。この光導波路は、光を入射する部分に拡散光学系が設けられているので、入射された光信号は光導波路内部でブロードキャスト伝送される。すなわち、光導波路の一端から入射した光は入口で拡散され、内部で全反射を繰り返すことによって出口となる対向する端面全体に到達する。この形態は、接続する電子回路基板を自由に配置させたい場合や、それぞれの距離を離して配置させたい場合などに有効である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、回路基板間の配線に平板状の光導波路を用いた、位置決めが容易で損失の小さい小型の光伝送装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、平板状の光導波路と、光導波路の一端に光学的に結合される発光素子および／または受光素子を有する複数の第１の回路基板と、光導波路の他端に光ファイバを介して光学的に結合される発光素子および／または受光素子を有する複数の第２の回路基板とを備えた光伝送装置によって、達成される。ここで、光導波路は、発光素子と光学的に結合される端面に光拡散フィルタを有することができる。また、光導波路は、その一端から入射された光信号を反射して他端に伝達する光反射面、または、その一端から入射された光信号を拡散反射して他端に伝達する光拡散反射面を有することができる。
本発明に係るサーバー装置は、上述した光伝送装置を有するものであって、第１の回路基板が中央演算処理装置を含み、第２の回路基板が記憶装置を含むものである。ここで、光導波路は、第１の回路基板の発光素子および／または受光素子に密着して配置される。
このように構成することにより、位置決めが容易で損失の小さい小型の光伝送装置が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る光伝送装置の一実施例を示す図であり、図２は、図１に示す光伝送装置の斜視図である。本実施例は、図示のように、平板状（シート状）の光導波路３と、光導波路の一端に光学的に結合される少なくとも発光素子５を有する複数のメイン回路基板１（第１の回路基板）と、光導波路の他端に光ファイバ４を介して光学的に結合される少なくとも受光素子６を有する複数のサブ回路基板２（第２の回路基板）とを備える。発光素子５と光学的に結合される光導波路３の端面には透過型の光拡散フィルタ７が配置されている。ここで、メイン回路基板１は主に光信号の送信を行い、サブ回路基板２は主に光信号の受信を行う。
【０００９】
図１および図２において、１つのメイン回路基板１の発光素子５によって送り出された光信号は、光拡散フィルタ７を透過することによって拡散光８となり、光ファイバ４の接続された端面に均一に到達する。この光信号はその後各光ファイバ４を通って、各サブ回路基板２に配置された受光素子６に到達する。光導波路３は、メイン回路基板１の発光素子５に密着して配置される。この密着方法は、突き当て方式でもコネクタ方式でもよい。光導波路と回路基板との位置決めは容易であり、光の結合損失を少なくすることが可能である。また、光導波路３とメイン回路基板１との接続は直接接続であり光ファイバを用いないため、より小型の光伝送装置を得ることができる。
【００１０】
図３は、本発明に係る光伝送装置の他の実施例を示す図であり、図４は、図３に示す光伝送装置の斜視図である。本実施例は、光ファイバの曲がりを小さくするように構成されたものである。本実施例は、図示のように、例えば４５°の角度を持たせた光反射面１６を有する平板状（シート状）の光導波路１１と、光導波路の一端に光学的に結合される少なくとも発光素子１３を有する複数のメイン回路基板９と、光導波路の他端に光ファイバ１２を介して光学的に結合される少なくとも受光素子１４を有する複数のサブ回路基板１０とを備える。発光素子１３と光学的に結合される光導波路１１の端面には透過型の光拡散フィルタ１５が配置されている。ここで、メイン回路基板９は主に光信号の送信を行い、サブ回路基板１０は主に光信号の受信を行う。
【００１１】
図３および図４において、１つのメイン回路基板９の発光素子１３によって送り出された光信号は、光拡散フィルタ１５を透過することによって拡散光１７となり、光反射面１６で反射されて反射光１８となり、光ファイバ１２の接続された端面に均一に到達する。この光信号はその後各光ファイバ１２を通って、各サブ回路基板１０に配置された受光素子１４に到達する。光導波路１１は、メイン回路基板９の発光素子１３に密着して配置される。この密着方法は、突き当て方式でもコネクタ方式でもよい。光導波路と回路基板との位置決めは容易であり、光の結合損失を少なくすることが可能である。また、入射した光信号を反射面１６で反射させて光ファイバ１２に導入するため、光ファイバの曲率を小さくすることができ、これにより光ファイバ内での伝送効率を良好とすることができる。さらに、光導波路１１とメイン回路基板９との接続は直接接続であり光ファイバを用いないため、より小型の光伝送装置を得ることができる。
【００１２】
図５は、本発明に係る光伝送装置のさらに他の実施例を示す図である。本実施例は、基本的には図３の実施例と同様の構成であるが、発光素子と光学的に結合される光導波路の端面には光拡散フィルタを配置せず、代わりに上述の４５°の角度を持たせた面を拡散反射面とした点で、図３の実施例と異なる。図５において、１つのメイン回路基板１９の発光素子２３によって送り出された光信号は、光導波路２１に入射され、入射光２６となって拡散反射面２５に到達し、そこで拡散反射されて拡散光２７となり、光ファイバ２２の接続された端面に均一に到達する。この光信号はその後各光ファイバ２２を通って、各サブ回路基板２０に配置された受光素子２４に到達する。本実施例は、上述の図３の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００１３】
以上の実施例では、メイン回路基板に発光素子を、サブ回路基板に受光素子を備えたものとして説明したが、これらの回路基板はそれぞれ発光素子および受光素子の両方または一方を含むことができる。また、回路基板の枚数は、ここではメイン回路基板が４枚、サブ回路基板が８枚として説明したが、これに限定されることなく、適宜変更可能である。
【００１４】
図６は、本発明に適用され得る回路基板の一構成例を示すブロック図である。本回路基板は、図示のように、半導体レーザ等の発光素子２９と、フォトダイオード等の受光素子３０と、電気−光信号変換回路３１と、光−電気信号変換回路３２とを備える。本回路基板がメイン回路基板として用いられる場合には、発光素子２９および受光素子３０は図示しない光導波路に密着するように配置され、サブ回路基板として用いられる場合には、発光素子２９および受光素子３０は図示しない光ファイバと密着するように配置される。電気−光信号変換回路３１および光−電気信号変換回路３２は、基板内でそれぞれ図示しない電子回路または電子部品に接続される。
【００１５】
本発明は、例えばサーバー装置に適用することができる。多数の回路基板を有するサーバー装置において、回路基板間を平板状の光導波路を用いて配線する。すなわち、本サーバー装置は、平板状の光導波路と、光導波路の一端に光学的に結合される発光素子および／または受光素子を有する複数の第１の回路基板と、光導波路の他端に光ファイバを介して光学的に結合される発光素子および／または受光素子を有する複数の第２の回路基板とを備える。ここで、例えば、第１の回路基板には中央演算処理装置（ＣＰＵ）が搭載され、第２の回路基板にはメモリ等の記憶装置が搭載される。また、光導波路は、第１の回路基板の発光素子および／または受光素子に密着して配置される。光導波路と第１の回路基板との位置決めは容易であり、光の結合損失を少なくすることが可能である。また、光導波路と第１の回路基板との接続は直接接続であり光ファイバを用いないため、より小型の光伝送装置を得ることができる。
【００１６】
以上のように、本発明では、サーバーや携帯電話の基地局等の、複数の回路基板間で信号を送受信する装置において、各基板間の信号接続に平板状（シート状）の光導波路を適用することにより、光ファイバのみによる光信号の送受信を行う装置と比較して、受光素子と発光素子の搭載数を少なくすることが可能となる。また、接続する光ファイバの本数を少なくすることが可能となる。さらに、本発明では、電気配線によって送受信を行う装置と比較して、配線基板を小さくすることができる。また、配線基板に必要とされるスペースが狭くても十分対応可能となる。このようなことから、本発明では、シート状の光導波路を適用することによって、従来の装置と比較して使用する素子数が減るので、コストを削減することができる。また、本発明では、各基板間を接続する配線のために必要なスペースが小さくて済むので、従来装置に比べて装置全体の大きさを小さくすることができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、回路基板間の配線に平板状の光導波路を用いた、位置決めが容易で損失の小さい小型の光伝送装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光伝送装置の一実施例を示す図である。
【図２】図１に示す光伝送装置の斜視図である。
【図３】本発明に係る光伝送装置の他の実施例を示す図である。
【図４】図３に示す光伝送装置の斜視図である。
【図５】本発明に係る光伝送装置のさらに他の実施例を示す図である。
【図６】本発明に適用され得る回路基板の一構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ メイン回路基板
２ サブ回路基板
３ 光導波路
４ 光ファイバ
５ 発光素子
６ 受光素子
７ 光拡散フィルタ
８ 拡散光

Claims (4)

1. 平板状の光導波路と、前記光導波路の一端に光学的に結合される発光素子および／または受光素子を有する複数の第１の回路基板と、前記光導波路の他端に光ファイバを介して光学的に結合される発光素子および／または受光素子を有する複数の第２の回路基板とを備え、前記光導波路が、前記発光素子と光学的に結合される端面に光拡散フィルタを有することを特徴とする光伝送装置。
2. 平板状の光導波路と、前記光導波路の一端に光学的に結合される発光素子および／または受光素子を有する複数の第１の回路基板と、前記光導波路の他端に光ファイバを介して光学的に結合される発光素子および／または受光素子を有する複数の第２の回路基板とを備え、前記光導波路が、その一端から入射された光信号を拡散反射して他端に伝達する光拡散反射面を有することを特徴とする光伝送装置。
3. 請求項１または２記載の光伝送装置を有するサーバー装置であって、前記第１の回路基板が中央演算処理装置を含み、前記第２の回路基板が記憶装置を含むことを特徴とするサーバー装置。
4. 前記光導波路が、前記第１の回路基板の発光素子および／または受光素子に密着して配置されることを特徴とする請求項３記載のサーバー装置。

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