JP4269979B2 - Wavelength multiplexed optical transmitter module - Google Patents
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Description
本発明は、複数の発光素子からの波長の異なる光を合波して出射する波長多重光送信モジュールに係り、小型化を図ることができる波長多重光送信モジュールに関する。 The present invention relates to a wavelength division multiplexing optical transmission module that multiplexes and emits light having different wavelengths from a plurality of light emitting elements, and relates to a wavelength division multiplexing optical transmission module that can be miniaturized.
波長多重光送信モジュールは、波長の異なる光を発光する複数の発光素子と、これらの光を合波して同一光軸に出射する合波手段と、各発光素子を各々駆動する複数の駆動回路とを一つのモジュールとして構成したものである。また、駆動回路を制御する主回路もこのモジュールに収めることもある。 The wavelength multiplexing optical transmission module includes a plurality of light emitting elements that emit light having different wavelengths, a multiplexing unit that multiplexes these lights and emits them on the same optical axis, and a plurality of drive circuits that respectively drive the light emitting elements. Are configured as one module. Also, the main circuit for controlling the drive circuit may be housed in this module.
発光素子の外装の形態には種々あるが、高速通信を行うために送信信号が高周波である場合、電磁遮蔽と放熱を考慮して金属筐体とするのが好ましい。金属筐体を外装とする形態としては、円筒形の金属筐体内に発光素子を収容して円筒端面から光を出射するキャン型発光素子モジュールが知られている。 There are various forms of the exterior of the light emitting element, but when a transmission signal is a high frequency in order to perform high-speed communication, it is preferable to use a metal casing in consideration of electromagnetic shielding and heat dissipation. As a form having a metal casing as an exterior, a can type light emitting element module is known in which a light emitting element is accommodated in a cylindrical metal casing and light is emitted from the end face of the cylinder.
また、合波手段にも種々の形態があるが、部品点数の低減とコンパクト化を考慮して導波路モジュールを用いることがある。特許文献1に記載された多チャンネル光送信モジュールは、複数のコアを形成した導波路層がその導波路層のベースとなる導波路基板に対して段差を有する導波路モジュールを用いこの段差に複数の発光素子を搭載することで各発光素子の光を各コアに導いている。さらに、導波路モジュールには複数のコアを集合させた一つのコアを形成することで合波手段とすることができ、この技術を特許文献1に応用すれば波長多重光送信モジュールを構成することができる。
In addition, there are various types of multiplexing means, but a waveguide module may be used in consideration of reduction in the number of parts and downsizing. The multi-channel optical transmission module described in
図8に合波手段となる導波路モジュールを示す。図示のように、この導波路モジュール81は直方体状に形成され、一端面81aに各発光素子の光を取り込むための複数のコア83の端部がほぼ一定間隔で配置され、この端面81aに対向する端面81cには複数のコア83を集合させた一つの幹線コア84の端部が配置されている。両端面81a,81c間では、まず、あるコア83と隣のコア83とがそれぞれ所定の半径Rで曲げられて互いに近づけられ、所定の半径Rで反対に曲げられることで緩やかに接近して集合されている。この二つのコアの集合によるコアと他の同様なコアとがそれぞれ所定の半径Rで曲げられて互いに近づけられ、所定の半径Rで反対に曲げられることで緩やかに接近して集合されることで、全部のコア83が一つの幹線コア84に集合されている。ただし、図示した12箇所の曲げの半径Rは同じとは限らない。
FIG. 8 shows a waveguide module serving as a multiplexing means. As shown in the figure, this
既に述べたように、高速通信にはキャン型発光素子モジュールが好適である。しかし、キャン型発光素子モジュールを特許文献1に記載の導波路基板の段差に固定するのは、金属対ガラス又は樹脂との接合であること、円筒面対平坦面との接合であることから、困難である。
As already described, the can type light emitting element module is suitable for high speed communication. However, because the can type light emitting element module is fixed to the step of the waveguide substrate described in
また、図8の導波路モジュール81は、コア83を12箇所も所定半径Rで曲げるためのスペースを確保するためにコア83の並び方向の幅(縦幅)及びコア83の端部から幹線コア84の端部に向かう方向の幅(横幅)が共に広くなり、このことが波長多重光送信モジュールの小型化の障害になる。
Further, the
また、発光素子(或いは発光素子モジュール)と駆動回路と主回路は電気部品であるため、基板に搭載したり配線で繋ぐ必要がある。このために基板配置スペースや配線スペースを確保することが小型化の障害になる。 Further, since the light emitting element (or the light emitting element module), the drive circuit, and the main circuit are electrical components, they must be mounted on a substrate or connected by wiring. For this reason, securing the board arrangement space and the wiring space is an obstacle to downsizing.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、小型化を図ることができる波長多重光送信モジュールを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a wavelength division multiplexing optical transmission module that can solve the above-described problems and can be miniaturized.
上記目的を達成するために本発明は、直方体状の導波路モジュールと、
上記導波路モジュールは複数の支線コアと上記複数の支線コアを集合させた幹線コアを内部に備え、上記複数の支線コアの端部は上記導波路モジュールの第1の面に配置され、上記幹線コアの端部は上記第1の面と直交する上記導波路モジュールの第2の面に配置され、複数の発光素子と、上記複数の発光素子を実装した発光素子基板と、上記複数の発光素子を各々駆動する複数の駆動回路を一つの基板に実装した駆動回路基板と、上記駆動回路基板を制御する主回路を実装した主回路基板と、上記発光素子基板と上記駆動回路基板を接続するフレキシブル基板と、上記駆動回路基板と上記主回路基板を接続するフレキシブル基板とを備え、上記発光素子基板は上記第1の面に平行に配置され、上記複数の発光素子と上記支線コアの端部の光軸が合うように上記複数の発光素子は上記第1の面に取り付けられ、上記駆動回路基板は上記第1の面および上記第2の面と直交する上記導波路モジュールの第3の面に平行に配置され、上記主回路基板は上記第2の面の背面となる上記導波路モジュールの第4の面側に配置されることを特徴とする波長多重光送信モジュールである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a rectangular parallelepiped waveguide module,
The waveguide module includes therein a plurality of branch cores and a trunk core in which the plurality of branch cores are assembled, and ends of the plurality of branch cores are disposed on a first surface of the waveguide module, The end of the core is disposed on the second surface of the waveguide module orthogonal to the first surface, and a plurality of light emitting elements, a light emitting element substrate on which the plurality of light emitting elements are mounted, and the plurality of light emitting elements A driving circuit board on which a plurality of driving circuits for driving each are mounted on one board, a main circuit board on which a main circuit for controlling the driving circuit board is mounted, and a flexible connection for connecting the light emitting element board and the driving circuit board A substrate, a flexible substrate for connecting the drive circuit substrate and the main circuit substrate, the light emitting element substrate being disposed in parallel to the first surface, and the end portions of the plurality of light emitting elements and the branch cores light The plurality of light-emitting elements are attached to the first surface so that they are in alignment, and the drive circuit board is parallel to the third surface of the waveguide module orthogonal to the first surface and the second surface. The wavelength division multiplexing optical transmission module according to
上記第3の面の背面となる上記導波路モジュールの第5の面を取付面として上記導波路モジュールが取り付けられる金属製ベースを備え、上記複数の発光素子はそれぞれ金属製の円筒形筐体に収容し、上記円筒形筐体を上記金属製ベースに溶接固定してもよい。 A metal base to which the waveguide module is attached with the fifth surface of the waveguide module serving as a back surface of the third surface as an attachment surface ; and the plurality of light emitting elements are respectively attached to a metal cylindrical housing The cylindrical housing may be housed and fixed to the metal base by welding.
上記導波路モジュールを上記金属製ベースに接着剤で接着し、この接着剤のための逃げ溝を上記金属製ベースに形成してもよい。 The waveguide module may be bonded to the metal base with an adhesive, and a relief groove for the adhesive may be formed in the metal base.
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。 The present invention exhibits the following excellent effects.
(1)波長多重光送信モジュールの小型化を図ることができる。 (1) The wavelength-multiplexed optical transmission module can be reduced in size.
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1(a),(b)に示されるように、本発明に係る波長多重光送信モジュールは、レーザダイオード等の発光素子を外装に収容してなる4個の発光素子モジュール1を互いの光軸が平行になるよう並べて配置し、これら発光素子モジュール1に直方体状に形成した導波路モジュール2の一端面2aを臨ませ、この導波路モジュール2の該端面2aに各発光素子1の光を取り込む4本の支線コア3の端部を配置すると共にこの導波路モジュール2の内部に4本の支線コア3を集合させた一つの幹線コア4を形成し、この幹線コア4の端部を前記端面2aに直交する別の端面2bに配置したものである。
As shown in FIGS. 1A and 1B, a wavelength division multiplexing optical transmission module according to the present invention includes four light
図2に示されるように、導波路モジュール2は、端面2aに4本の支線コア3の端部が適宜間隔Pで配置されている。各支線コア3は、端面2aから直角に延び、そこから曲げ半径Rで端面2bの方向へ約90°曲がっており、さらに、端面2bに向かって延びている。端面2bから最も遠い支線コア3が端面2bに向かって延びている部分へ隣の支線コア3が曲げ半径Rのために緩やかに接近して集合されている。この集合されたコアが端面2bに向かって延びている部分へさらに隣の支線コア3が曲げ半径Rのために緩やかに接近して集合されている。このようにして順次支線コア3が集合されて4本の支線コア3を集合させた一つの幹線コア4が形成されている。この幹線コア4が端面2bに向かって直角に延び、端面2bに幹線コア4の端部が現れている。
As shown in FIG. 2, in the
図3に示されるように、導波路モジュール2は底面を金属製のベース5に取り付けられている。ベース5は、平坦な導波路モジュール取付面5dとこの導波路モジュール取付面5dから垂直に立ち上げた壁面5cと導波路モジュール取付面5dから垂直に立ち下がる発光素子モジュール取付面5aを有し、導波路モジュール取付面5dには1乃至副数本の逃げ溝6が形成されている。
As shown in FIG. 3, the
導波路モジュール2は、導波路モジュール取付面5dに対し接着剤(図示せず)で接着されている。逃げ溝6は、その接着の際に余剰な接着剤を逃げさせることにより、導波路モジュール取付面5dに対する導波路モジュール2の浮き上がりや傾斜を防ぐために設けられている。さらに、この逃げ溝6によって、支線コア3の端面に余剰な接着剤が付着することを防止することができる。
The
発光素子モジュール1は、発光素子(図示せず)を金属製の円筒形筐体に収容したキャン型発光素子モジュールである。この発光素子モジュール1は、筐体の一端面に光軸が通っており、その光軸の周囲は筐体の縁1aになっている。この発光素子モジュール1の縁1aをベース5の発光素子モジュール取付面5aに当接し、その接合面をYAGレーザで溶接することにより、発光素子モジュール1の円筒形筐体がベース5に溶接固定されている。ただし、図3では、説明のため発光素子モジュール1とベース5とを離して描いてある。
The light
発光素子モジュール1とベース5とが接合された状態において、発光素子モジュール1の光軸は一点鎖線Cの位置にあり、導波路モジュール2内の各支線コア3(図1,2参照)もまた一点鎖線Cの位置にある。
In a state where the light
4つの発光素子モジュール1の発光素子を各々駆動する複数の駆動回路6が一つの基板7に実装されている。この基板7を駆動回路基板と呼ぶ。駆動回路基板7は可撓性の小さいリジッド基板である。一方、4つの発光素子モジュール1は、他の一つの基板8に実装されている。この基板8を発光素子基板と呼ぶ。発光素子基板8は可撓性の小さいリジッド基板である。この発光素子基板8と駆動回路基板7は、共通のフレキシブル基板9に結合されている。フレキシブル基板9は可撓性の大きい基板であり、自在に曲げることができる。
A plurality of
駆動回路基板7は導波路モジュール2の上面2eに取り付けられている。ただし、図3では、説明のためフレキシブル基板9と導波路モジュール2とを離して描いてある。一方、発光素子モジュール1がベース5の発光素子モジュール取付面5aに接合されていることから、フレキシブル基板9のうちの発光素子基板8を実装した部分はベース5の発光素子モジュール取付面5aに臨んでいる。フレキシブル基板9は、これら発光素子基板8と駆動回路基板7との間で曲線的に曲がっている。
The
図1(a),(b)には、主回路基板10が示されている。この主回路基板10は、駆動回路6を制御する主回路(図示せず)を一つのリジッド基板に実装したものである。主回路基板10もまたフレキシブル基板9に結合されている。フレキシブル基板9は駆動回路基板7と主回路基板10との間で適宜に曲げることができる。
1A and 1B show a
以下、本発明の作用効果を説明する。 Hereinafter, the function and effect of the present invention will be described.
図2に示した導波路モジュール2は、端面2aとこの端面2aに対向する端面2cとの間で曲げ半径Rが1箇所分のスペースを確保できればよく、また、支線コア3同士の間隔も曲げ半径Rが1箇所分のスペースを確保できればよい。全体の曲げ箇所数は4箇所である。これに対し、背景技術による図8の導波路モジュールでは、2本のコアをそれぞれ曲げ合って中間で集合させているため、縦横両方向に曲げ半径Rが複数箇所分のスペースを確保する必要がある。全体の曲げ箇所数は12箇所にもなる。この違いにより、本発明の導波路モジュール2は縦横両方向ともに寸法を小さくすることができる。試算によれば、同等の合波部材となる導波路モジュールを背景技術で実現すると表面面積=250mm2であるのに対し本発明で実現すると表面面積=156mm2で十分であった。以上のことから、本発明では 図2のような導波路モジュール2を用いたことにより、波長多重光送信モジュールの小型化を図ることができる。
The
図4に本発明の他の実施形態による導波路モジュールを示す。 FIG. 4 shows a waveguide module according to another embodiment of the present invention.
この導波路モジュール42は、端面42aに4本の支線コア43の端部が配置されている。各支線コア43は、端面42aから直角に延び、そこから曲げ半径Rで端面42bの方向へ約90°曲がっており、さらに、端面42bに向かって延びている。端面42bから最も遠い支線コア43が端面42bに向かって延びている部分へ隣の支線コア43が曲げ半径Rのために緩やかに接近して集合されている。他の2本の支線コア43同士も同様に集合されている。そして、集合されたコア同士が集合されて一つの幹線コア44が形成されている。 In the waveguide module 42, the end portions of the four branch cores 43 are disposed on the end surface 42a. Each branch core 43 extends at a right angle from the end surface 42a, is bent by about 90 ° in the direction of the end surface 42b with a bending radius R therefrom, and further extends toward the end surface 42b. The branch line core 43 adjacent to the portion where the branch line core 43 furthest from the end face 42b extends toward the end face 42b is gathered close to the bend radius R. The other two branch line cores 43 are also assembled in the same manner. The assembled cores are assembled to form one trunk core 44.
この形態は、図2のように支線コア3が順次1つずつ1つの幹線コア4にまとまるのではなく、2つの支線コア43の組みがそれぞれ集合しているが、この形態においても、各支線コア43の曲げ方向が揃っており、かつ曲げの個数も少ないので、図8の導波路モジュールよりも小型化することができる。
In this embodiment, the
図5に本発明の他の実施形態による導波路モジュールを示す。 FIG. 5 shows a waveguide module according to another embodiment of the present invention.
この導波路モジュール52は、端面52aに2本の支線コア53の端部が配置され、対向する端面52cに残りの2本の支線コア53の端部が配置されている。端面52a及び端面52cから直角に延びた支線コア53が曲げ半径Rで端面42bの方向へ約90°曲がると共に集合されている。その隣の支線コア53も同様にして集合され、これにより一つの幹線コア54が形成されている。 In this waveguide module 52, the end portions of the two branch line cores 53 are disposed on the end surface 52a, and the end portions of the remaining two branch line cores 53 are disposed on the opposing end surface 52c. A branch core 53 extending perpendicularly from the end face 52a and the end face 52c is bent and gathered at a bending radius R in the direction of the end face 42b by about 90 °. The adjacent branch line cores 53 are also assembled in the same manner, thereby forming one trunk core 54.
この形態においても、各支線コア43の曲げ方向が揃っており、かつ曲げの個数も少ないので、図8の導波路モジュールよりも小型化することができる。 Also in this embodiment, the bending directions of the branch cores 43 are aligned and the number of bendings is small, so that the size can be reduced as compared with the waveguide module of FIG.
なお、ここまでの説明では、波長多重数を4としたので、支線コア3(43,53)も4本としたが、本発明はこれに限定されず、支線コアの本数は波長多重数に合わせて任意とすることができる。 In the above description, since the number of wavelength multiplexing is set to 4, the number of branch cores 3 (43, 53) is also set to 4. However, the present invention is not limited to this, and the number of branch cores is set to the number of wavelength multiplexing. It can be arbitrarily combined.
また、本発明にあっては、導波路モジュール2を金属製のベース5に取り付け、そのベース5にキャン型の発光素子モジュール1を取り付けている。ベース5と発光素子モジュール1の接合は金属同士であるので、レーザ溶接で容易に行うことができる。また、発光素子モジュール1の筐体の縁1aは平坦であるので、ベース5の発光素子モジュール取付面5aに容易に当接することができ、光軸合わせも簡単である。
In the present invention, the
さらに、本発明にあっては、図3に示したようにベース5の導波路モジュール取付面5dに逃げ溝6を設けたので、接着剤による導波路モジュール2の接着の際に余剰な接着剤を逃げさせることができる。これにより、余剰な接着剤によって、導波路モジュール2が浮いたり傾いたりするのを防ぐと共に、支線コア3の端面に余剰な接着剤が付着することを防止することができる。また、接着剤の厚みが厚いと接着強度が低下するが、余剰な接着剤を逃がすことで、接着剤の厚みを薄くして接着強度を高めることができる。
Further, in the present invention, as shown in FIG. 3, since the
図6に示したように、導波路モジュール2は、アクリル系樹脂からなる基板61にシリコン系樹脂又はガラスからなる導波路基板62を積層したものである。図2に示したコア3,4はこの導波路基板62内に形成されている。一方、ベース5は、例えばステンレス(SUS)で構成される。ベース5と基板61との間に接着剤層63が形成されている。この構造によれば、ベース5が熱膨張したとき、コアに発生する応力を緩和させることができる。
As shown in FIG. 6, the
また、本発明にあっては、図3に示したように駆動回路基板7を導波路モジュール2の上面2eに配置したので、部品配置が集約される。さらに、この駆動回路基板7と発光素子基板8とをフレキシブル基板9に実装したので、ケーブル等による配線を減らすことができる。さらに、このフレキシブル基板9に主回路基板10も実装することにより、配線をいっそう減らすことができる。また、基板7,8,9又は基板7,8,9,10を一括して製造するリジッドフレキシブル基板を用いることにより、各基板7,8,9又は基板7,8,9,10間を接続するコネクタや端子等の接続部が不要となり、いっそうの小型化、集積化を実現することができる。
In the present invention, the
なお、図5の導波路モジュール52を用いる場合は、発光素子基板8を2枚に分割してそれぞれフレキシブル基板9に実装すればよい。
When the waveguide module 52 of FIG. 5 is used, the light emitting
図7に駆動回路基板7の取付に関する他の実施形態を示す。
FIG. 7 shows another embodiment relating to the mounting of the
図7に示されるように、駆動回路基板7と導波路モジュール2との間に、熱伝導性の高い放熱シート71が挟み込まれている。放熱シート71の一部は、導波路モジュール2より大きく形成され、はみだした部分が発光素子モジュール1及びベース5にも接している。図7では、説明のため導波路モジュール2と放熱シート71と駆動回路基板7とをそれぞれ離して描いてあるが、実際にはこれらは互いに密着させる。これにより、駆動回路6で発生する熱や発光素子モジュール1で発生する熱をベース5に逃がしてやることができる。
As shown in FIG. 7, a
また、駆動回路基板7の上部には、熱伝導性が高く且つ導電性の高い放熱兼電磁遮蔽シート72が設けられている。これにより、駆動回路6を電気的ノイズから守ることができる。
In addition, a heat radiation and
1 発光素子モジュール
2 導波路モジュール
3 支線コア
4 幹線コア
5 ベース
6 駆動回路
7 駆動回路基板
8 発光素子基板
9 フレキシブル基板
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上記導波路モジュールは複数の支線コアと上記複数の支線コアを集合させた幹線コアを内部に備え、上記複数の支線コアの端部は上記導波路モジュールの第1の面に配置され、上記幹線コアの端部は上記第1の面と直交する上記導波路モジュールの第2の面に配置され、The waveguide module includes therein a plurality of branch cores and a trunk core in which the plurality of branch cores are assembled, and ends of the plurality of branch cores are disposed on a first surface of the waveguide module, The end of the core is disposed on the second surface of the waveguide module orthogonal to the first surface,
複数の発光素子と、A plurality of light emitting elements;
上記複数の発光素子を実装した発光素子基板と、A light emitting element substrate on which the plurality of light emitting elements are mounted;
上記複数の発光素子を各々駆動する複数の駆動回路を一つの基板に実装した駆動回路基板と、A drive circuit board on which a plurality of drive circuits for driving the plurality of light emitting elements are mounted on a single board;
上記駆動回路基板を制御する主回路を実装した主回路基板と、A main circuit board on which a main circuit for controlling the drive circuit board is mounted;
上記発光素子基板と上記駆動回路基板を接続するフレキシブル基板と、A flexible substrate connecting the light emitting element substrate and the drive circuit substrate;
上記駆動回路基板と上記主回路基板を接続するフレキシブル基板とを備え、A flexible circuit board for connecting the drive circuit board and the main circuit board;
上記発光素子基板は上記第1の面に平行に配置され、上記複数の発光素子と上記支線コアの端部の光軸が合うように上記複数の発光素子は上記第1の面に取り付けられ、The light emitting element substrate is disposed in parallel to the first surface, and the plurality of light emitting elements are attached to the first surface so that the optical axes of the end portions of the plurality of light emitting elements and the branch core are aligned,
上記駆動回路基板は上記第1の面および上記第2の面と直交する上記導波路モジュールの第3の面に平行に配置され、The drive circuit board is disposed in parallel to the third surface of the waveguide module orthogonal to the first surface and the second surface,
上記主回路基板は上記第2の面の背面となる上記導波路モジュールの第4の面側に配置されるThe main circuit board is disposed on the fourth surface side of the waveguide module which is the back surface of the second surface.
ことを特徴とする波長多重光送信モジュール。A wavelength division multiplexing optical transmission module.
上記複数の発光素子はそれぞれ金属製の円筒形筐体に収容し、上記円筒形筐体を上記金属製ベースに溶接固定した請求項1記載の波長多重光送信モジュール。 A metal base to which the waveguide module is attached with the fifth surface of the waveguide module serving as the back surface of the third surface as an attachment surface;
The light emitting elements are housed in respective metal cylindrical casing, wavelength division multiplexing optical transmission module of the cylindrical housing 請 Motomeko 1, wherein welded fixed to the metal base.
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