JP4964127B2 - モジュラー光デバイス・パッケージ - Google Patents

Description

本発明は、一般的には、光ファイバ通信システムにおいて用いられる光デバイスに関する。更に特定すれば、本発明は、小型で低コストのモジュラー光デバイスを提供する。

光ファイバ技術は、通信ネットワークを通じて情報を信頼性高く送信することができる方法として、増々採用されている。光ファイバ技術を採用したネットワークは、光通信ネットワークとして知られており、広帯域幅で信頼性が高い高速データ伝送を特色とする。

光通信ネットワークは、送信ノードから受信ノードにネットワークを通じて情報を送信する際に、光トランシーバを用いる。一般に、このような光トランシーバは、データ信号送信機能およびデータ信号受信機能双方を装備している。例えば、トランシーバの送信部は、入来する電気データ信号を光データ信号に変換するように構成されており、トランシーバの受信部は、入来する光データ信号を電気データ信号に変換するように構成されている。

更に特定すると、送信ノードにおける光トランシーバは、コンピュータのようなネットワーク・デバイスから電気データ信号を受信し、レーザのような光送信器を用いて、この電気データ信号を変調光データ信号に変換する。次いで、光ファイバ・ケーブル内において、光通信ネットワークを通じて、当該ネットワークの受信ノードに光データ信号を送信することができる。受信ノードにおいて、この光データ信号を、別の光トランシーバで受信する。この光トランシーバは、フォトダイオードのような光検出器を用いて、受信した光データ信号を再度電気データ信号に変換する。次いで、処理のために、コンピュータのようなホスト・デバイスに電気データ信号を転送する。

一般に、これらの機能の異なる態様を遂行するために、多数の構成部品が設計されている。例えば、光トランシーバは、送信光サブアセンブリ（「ＴＯＳＡ」）や、受信光サブアセンブリ（「ＲＯＳＡ」）のような、１つ以上の光サブアセンブリ（「ＯＳＡ」）を含むことができる。通例、各ＯＳＡは、１つ以上の光送信構成部品または光受信構成部品を含む密閉シリンダや、光および電気信号を処理しそれらの間で変換を行う電気回路というような、別個の物理的実体として作成される。光トランシーバ内では、各ＯＳＡは一般に、プリント回路ボード（「ＰＣＢ」）の形態で具体化されることもあるトランシーバ基板のような、種々の追加構成部品への電気接続部を含む。従来のトランシーバにおけるＯＳＡは、一般に、ＯＳＡが規定する縦軸がトランシーバ基板に対して実質的に平行となるように配向されている。一方、トランシーバ基板は、ホスト・バス・アダプタ（「ＨＢＡ」）またはその他の構成部品のボードに取付られている。

トランシーバ基板は、１つ以上のＯＳＡに送る電気信号またはこれらから戻って来る電気信号を駆動または処理するように特に設計された多数のその他の能動回路構成部品を含むことができる。したがって、このようなトランシーバ基板は通常１つ以上のＯＳＡと共に多数の電送線を含むであろう。このような接続部は、ＯＳＡ毎に「送信」および「受信」データ伝送線、ＯＳＡ毎に１本以上の電力伝送線、およびＯＳＡ毎に１本以上の診断データ伝送線を含む場合もある。これらの伝送線は、異なる種類の電気コネクタを用いて、トランシーバ基板とＯＳＡとの間で接続されており、電気コネクタの例には、電気フレックス回路、ＯＳＡからＰＣＢ上のはんだ点まで延びる導電性金属ピン間の直結接続、およびＰＣＢから延び、ＯＳＡからの電気延長線に取付られる差込接続部が含まれる。

光トランシーバおよびその他の構成部品のサイズを均一に縮小する絶え間ない努力の一部として、小形状係数（「ＳＦＦ」）規格、小形状係数差し込み可能（「ＳＦＰ」）規格、および１０ギガビット小形状係数差し込み可能（「ＸＦＰ」）規格というような、製造規格が作成されている。しかしながら、殆どの光トランシーバのサイズは、このような製造規格に準拠しているものであっても、デスクトップ・コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、またはハンドヘルド・ディジタル・デバイスというようなコンピュータ・システムへの外部接続には最適であるに過ぎない。

例えば、ＳＦＦまたはＳＦＰの光トランシーバは、光ケーブルと、例えば、コンピュータ・システムに差し込むイーサネット・ケーブルのような、標準的なネットワーク・ケーブルとの間にインターフェースを設けるために用いることができる。あるいは、ネットワーク・パネル上に多数の光トランシーバを取付、コンピュータ・システムへの外部接続を含むように構成することもできる。しかしながら、従来のトランシーバ内部の構成部品数、ならびにＳＦＦ光トランシーバまたはＳＦＰ光トランシーバの配向およびサイズによって、ラップトップ・コンピュータまたはハンド・ヘルド・デバイスにおいて用いるための差し込み可能なカード内というような狭い空間に従来の光トランシーバを一体化することは、不可能ではないにしても困難である。例えば、従来のＳＦＦ、ＳＦＰ、およびＸＦＰの光トランシーバ本体は、元々比較的小型であるものの、典型的なＰＣＭＣＩＡラップトップ・エンベロープ内にはめ込むにはなおも幅および／または高さが大き過ぎる。

光トランシーバの接続に関係する問題が１つある。特に、光トランシーバを内蔵型ではなく、外付型として用いる場合、構成部品によって余分なコネクタおよび接続部の使用が必要となり、システムに伴う全体的なコスト、およびシステムの複雑度双方が増大する。同様に、一体型ではなく外付型構成が採用される光トランシーバは、一体型部品よりも手荒な扱いや損傷を受ける危険性が高い。

更に、従来の光トランシーバがこのようなエンベロープ内に納まることができるとしても、従来の光トランシーバであるＳＦＦ、ＳＦＰ、またはＸＦＰの光トランシーバの長さは、光トランシーバを取付る、対応するホスト・バス・アダプタ（「ＨＢＡ」）またはその他の構成部品上において、トランシーバ基板が過度の量のボード空間を占有するという程度となっている。この問題は、機能性向上および構成部品小型化が同時に求められていることに鑑みると、特に重大である。これらおよびその他の理由により、従来の光トランシーバは、多くのコンピュータ・システム内に一体化するためには理想的とは言えなかった。したがって、比較的小さなエンベロープ内に納まることができる、コストを削減された光トランシーバが有利であり、その結果その光トランシーバは小型構成部品ならびに種々の計算システムおよびデバイス内に一体化することができるものであろう。

従来の技術的現状に伴う前述の問題は、モジュラー光デバイスを対象とする本発明の原理によって克服する。レンズ・ブロックは、１つ以上のレンズ・ピンおよび成形パッケージ(molded package)に機械的に結合するように構成されている。光源および光検出器のうちの少なくとも１つを含み、更に成形パッケージを基板に機械的および電気的に結合するための接続部を含む成形パッケージは、レンズ・ブロックに機械的に結合される。光源または光検出器と対応する外部構成部品との間で光信号を誘導する少なくとも１つのレンズ・ピンは、レンズ・ブロックに結合される。モジュラー光デバイスは、ＰＣＩまたはＰＣＭＣＩＡスロットのような、ホスト・デバイスまたはシステムの標準的なスロット内に受け入れられるように構成された基板に結合され得る。このため、１つ以上の光接続部は、ホスト・デバイスまたはシステム内に一体化されてもよい。

本発明の更に別の特徴および利点は、以下に続く説明に明記されており、部分的にその説明から自明であり、あるいは発明の実施によって習得されるかもしれない。本発明の特徴および利点は、添付した請求項に特に指摘されている手段および組み合わせによって実現および収得されるかもしれない。本発明のこれらおよびその他の特徴は、以下の説明および添付した特許請求の範囲から一層明らかとなるであろうし、また以下に明記する本発明の実施によって習得されるかもしれない。

本発明の前述のそしてその他の利点および特徴が収得され得る態様を説明するために、先に端的に述べた本発明について、添付図面に示すその具体的な実施形態を参照しながら、更に詳細な説明を行う。これらの図面は本発明の典型的な実施形態のみを図示し、したがってその範囲を限定するように解釈すべきではないことを承知の上で、更に具体的にそして詳細に、添付図面の使用を通じて、本発明について記載し説明する。

本発明の原理は、モジュラー光デバイスに関する。総じて、本発明の実施形態は、ホスト・バス・アダプタ（「ＨＢＡ」）のような小型構成部品によって規定される比較的小さな物理的エンベロープ内に一体化され得るモジュラー光デバイス（例えば、ＴＯＳＡおよびＲＯＳＡ）について記載する。本発明の実施形態は、デスクトップ・コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、またはその他の同様のコンピュータ・システムと相互動作しつつ、該当する動作および性能規格に対する準拠を維持することができる。

ここで用いる場合、「ＯＳＡ」は、送信光サブアセンブリ（「ＴＯＳＡ」）または受信光サブアセンブリ（「ＲＯＳＡ」）のいずれか１つを意味する。更に、「基板」は、モジュラー光デバイス上の構成部品と、コンピュータ・システムのような別のシステムまたはデバイスとの間で電力および／または通信信号を伝送するための回路トレースのような、導電性要素を有するプリント回路ボード（「ＰＣＢ」）を意味する。トランシーバＰＣＢ（例えば、ホスト・バス・アダプタ）は、モジュラー光デバイスの動作および制御を行い易くする回路、デバイスおよびシステムを含むことができる。このような回路、デバイスおよびシステムは、レーザ・ドライバ、後置増幅器(post amplifier)、およびトランスインピーダンス増幅器を含むが、これらに限定されるのではない。

本発明の実施形態は、１つ以上のレンズ・ピンがレンズ・ブロックに機械的に結合され得るように、そしてレンズ・ブロックが機械的に成形パッケージに結合され得るように構成されたレンズ・ブロックを含む。したがって、モジュラー光デバイスは、レンズ・ブロック、成形パッケージ、および１つ以上のレンズ・ピンを含むことができる。

成形パッケージは、光信号を送信および受信するための開口内に、光源（例えば、レーザ）および／または光検出器（例えば、フォトダイオード）を含むことができる。また、成形パッケージは、例えば、ホスト・バス・アダプタ（「ＨＢＡ」）のようなプリント回路ボード・アセンブリ（「ＰＣＢＡ」）に成形パッケージを接続するための、貫通孔ピン構成、即ち、接続（例えば、表面実装）用リード・フレーム（例えば、形成リード・フレーム）、またはフレックス回路も含むことができる。つまり、受信した光信号を変換するための光源（例えば、レーザ・ドライバ）を駆動するため、または他の光信号処理を実施するための能動および／または受動回路構成部品（例えば、トランスインピーダンス増幅器）は、ＰＣＢＡ内に設計され得る。モジュラー光デバイスのコストは削減され得て、モジュラー光デバイスは、ＰＣＢＡの機能性と重複するかもしれない機能性を含む必要がないという利点がある。

レンズ・ブロックの構成は、１つ以上のレンズ・ピンを受容するレセプタクルを含むことができる。例えば、送信レンズ・ピン、受信レンズ・ピン、または送信レンズ・ピンおよび／または受信レンズ・ピンの組み合わせは、機械的にレンズ・ブロックに結合され得る。レンズ・ブロックに機械的に結合されたレンズ・ピンは、外部光接続部を受容するのに適したレセプタクルを備えることができる。

したがって、レンズ・ピンは、発生した光信号をレンズ・ブロックから外部構成部品（例えば、光ケーブル）に誘導することができ、あるいは受信した光信号を外部構成部品からレンズ・ブロックに誘導することができる。例えば、成形パッケージ内のレーザにおいて発生した光信号は、レンズ・ブロック内における対応するレンズを介して転送され、対応するレンズ・ピンを通じて対応する光ケーブルに転送され得。同様に、光ケーブルから受信した光信号は、対応するレンズ・ピンを通じて転送され、レンズ・ブロック内の対応するレンズを介して、成形パッケージ内の対応するフォトダイオードに転送され得る。

これより図１Ａを参照すると、図１Ａは、モジュラー光デバイスの一例の構成部品を示す。一般に、図１におけるものと同様の構成部品は、ＳＦＦ、ＳＦＰ、およびＸＦＰの光トランシーバを含むがこれらには限定されない、種々の形状係数のモジュラー光デバイスにおいて用いられ得る。しかしながら、以上のことは一例に過ぎず、モジュラー光デバイスは、種々のその他の形状でも同様に実現され得る。更に、本発明の実施形態は、約１Ｇｂｐｓ、約２Ｇｂｐｓ、約４Ｇｂｐｓ、および約１０Ｇｂｐｓまたはそれ以上というような、種々のデータ・レートを有する接続での使用に適する。

図１Ａは、レンズ・ピン１０６および１０８、レンズ・ブロック１０３、ならびに成形パッケージ１０１を示す。レンズ・ブロック１０３は、成形プラスチック部品とし、１つ以上のレンズ要素のための位置を有することができる。図示のように、レンズ・ブロック１０３はＴＸ／ＲＸレンズ・ブロックとして構成される。即ち、レンズ・ブロック１０３は、送信レンズ・ピンへの機械的結合のためのレセプタクル１３２、および受信レンズ・ピンへの機械的結合のためのレセプタクル１３１を含む。したがって、レンズ・ブロック１０３は、光信号の送信および受信双方を容易にする。

しかしながら、レンズ・ブロック１０３または同様のレンズ・ブロックは、図１Ａに示すのとは異なる構成を取られ得る。実施形態の中には、レンズ・ブロック１０３または同様のレンズ・ブロックが、別個のレンズ・ブロックとして、機能性を低下させて構成される場合もある。例えば、レンズ・ブロック１０３または同様のレンズ・ブロックは、光信号を送信するための別個のＴＸレンズ・ブロックとして構成され得て、または光信号を受信するための別個のＲＸレンズ・ブロックとして構成され得る。これらの実施形態では、レンズ・ブロック１０３または同様のレンズ・ブロックは、所望の機能性（例えば、光信号の送信または光信号の受信のいずれか）を備え易くするレンズ・ピンに機械的に結合することができる。

別の実施形態では、レンズ・ブロック１０３または同様のレンズ・ブロックは、異なる機能性の組み合わせを有する組み合わせレンズ・ブロックとして構成される。例えば、レンズ・ブロック１０３または同様のレンズ・ブロックは、複数の光信号を送信するように、および／または複数の光信号を受信するように構成され得る。したがって、レンズ・ブロック１０３または同様のレンズ・ブロックは、送信レンズ・ピンへの機械的結合のために複数のレセプタクル、そして受信レンズ・ピンへの機械的結合のために対応する複数のレセプタクルを含むことができる。更に、レンズ・ブロック１０３または同様のレンズ・ブロックは、非均等組み合わせレンズ・ブロックとして構成され得る。即ち、送信レンズ・ピンへの機械的結合のためのレセプタクルの数、および受信レンズへの機械的結合のためのレセプタクルの数が異なることが可能である。

レンズ・ブロックは、レンズ要素を含んでも、含まなくてもよい。例えば、実施形態の中には、レンズ・ブロック構成に基づいて、レンズ要素がレセプタクル１３１および１３２の１つ以上、および／または１つ以上のその他のしかるべきレセプタクルの中に含まれる場合もある。別の実施形態では、レセプタクルはレンズ要素を含まない。

成形パッケージ１０１は、発生した光信号を送信するための送信開口１２２を含む。例えば、ＶＣＳＥＬ１５１（垂直空洞面発光レーザ）は送信開口１２２から光信号を送信することができる。成形パッケージ１０１は、受信した光信号を検出するための検出開口１２４も含む。例えば、フォトダイオード１５２は、検出開口１２４において受信した光信号を検出することができる。また、成形パッケージ１０１は、成形パッケージ１０１（電気的および機械的の双方）を、例えば、ホスト・バス・アダプタ（「ＨＢＡ」）のようなプリント回路ボード・アセンブリ（「ＰＣＢＡ」）に接続するための成形リード・フレーム１０７も含む。例えば、形成リード・フレーム１０７は、成形パッケージ１０１をＰＣＢＡに表面取付するために用いられ得る。このように、成形リード・フレーム１０７は、形成リード・フレーム１０７上でこれ以上の（潜在的に手作業による）処理を行うことなく、ＰＣＢＡへ直接接続するように作成され得る。

実施形態の中には、例えば、ＶＣＳＥＬ１５１およびフォトダイオード１５２のような構成部品を保護するために、成形パッケージ１０１内で耐腐食被膜が用いられる場合もある。例えば、希釈シリコーン混合物を用いて、成形パッケージ１０１の構成部品を被覆することができる。

レンズ・ピン１０６および１０８は、レセプタクル１３１および１３２にそれぞれ滑りはめし、レンズ・ブロック１０３と対応する外部構成部品（例えば、光ケーブル）との間の光信号の誘導を容易にすることができる。レンズ・ブロック１０３は、成形パッケージ１０１上に（例えば、これに対して同一面で）はめ込むことができる。レンズ・ブロック１０３および成形パッケージ１０１は、例えば、エポキシ、金属クリップ、またはレーザ利用のような種々の取付機構を用いて、共に保持され得る。レーザ利用は、レンズ・ブロック１０３および成形パッケージ１０１が同様のプラスチック化合物で作成されている場合、特に有利である可能性が高い。レンズ・ピン（例えば、レンズ・ピン１０８および１０６）は、同様の機構を用いて、レンズ・ブロック１０３に保持され得る。

実施形態の中には、レンズ要素がレンズ・ピン内の様々な異なる位置に含まれる場合もある。例えば、図１Ｂは２つの異なるレンズ要素位置１３８および１４８を含むレンズ・ピン１０８の断面図を示す。レンズ要素は、潜在的に、レンズ要素位置１３８および１４８の１つ以上において含まれ得る。

図１Ｃは、レンズ・ピン１０６および１０８、レンズ・ブロック１０３、ならびに成形パッケージ１０１の互いに対する断面図を示す。図１Ｃは、前述のように、２つの異なるレンズ要素位置１３８および１４８を含むレンズ・ピン１０８を示す。また、図１Ｃは、２つの異なるレンズ要素位置１３６および１４６を含むレンズ・ピン１０６も示す。レンズ要素位置１３８および１４８と同様に、レンズ・エレメントは、潜在的に、レンズ要素位置１３６および１４６の１つ以上において含まれ得る。

実施形態の中には、レンズ要素がレンズ・ブロック内の様々な異なる位置に含まれる場合もある。例えば、図１Ｃは、２つの異なるレンズ要素位置１４１および１４２を含むレンズ・ブロック１０３を示す。レンズ要素は、潜在的に、レンズ要素位置１４１および１４２の１つ以上において含まれ得る。実施形態の中には、レンズ・エレメント位置１４１および１４２にコリメータ・レンズ要素が含まれる場合もある。

図２Ａは、形成リード・フレーム１０７を有する組立済のモジュラー光デバイス１５０の一例を示す。モジュラー光デバイス１５０は、図１Ａからの構成部品がモジュラー光デバイス内に組み込まれている様子を示す。即ち、レンズ・ピン１０６および１０８が機械的にレンズ・ブロック１０３に結合されており、成形パッケージ１０１が機械的にレンズ・ブロック１０３に結合されている。

図２Ｂは、平面リード・フレーム１０９を有する組立済のモジュラー光デバイス１６０の一例を示す。モジュラー光デバイス１６０は、図１Ａからの構成部品がモジュラー光デバイス内に組み込まれている様子を示す。即ち、レンズ・ピン１０６および１０８が機械的にレンズ・ブロック１０３に結合されており、成形パッケージ１０１が機械的にレンズ・ブロック１０３に結合されている。図２Ｂにおいて、平面リード・フレーム１０９は、（例えば、ＨＢＡの）他の構成部品に対する電気的接続を容易にする。

図５を参照すると、図５は、組立済のモジュラー光デバイス１５０と同様のモジュラー光デバイス５５０を示す。図示のように、モジュラー光デバイス５５０は、レンズ・ピン５０６および５０８、レンズ・ブロック５０３、ならびに成形パッケージ５０１を含む。レンズ・ピン５０６および５０８は、それぞれ、レンズ要素５３６および５３８を含む。レンズ・ブロック５０３は、成形パッケージ５０１とレンズ・ピン５０６および／または５０８との間で転送される光信号を平行化するためのコリメータ・レンズ要素５４３および５４４を含む。成形パッケージ５０１は、光信号を発生するＶＣＳＥＬ５５１、および受信した光信号を検出するフォトダイオード５５２を含む。

図３Ａに戻って参照すると、図３Ａは、貫通孔ピンが構成されているリード・フレームがホスト・バス・アダプタ３１０上に配置した組立済みのモジュラー光デバイス１７０の一例の側面図を示す。モジュラー光デバイス１７０は、レンズ・ブロック１０３、成形パッケージ１０１、レンズ・ピン１０６、およびレンズ・ピン１０８を含む（図３Ａにおける側面図の視点からは、レンズ・ピン１０６の背後にあり、そのため見ることができない）。更に、モジュラー光デバイス１７０は、貫通孔ピンが構成されているリード・フレームを含み、これは基板３０１に接続するのに適した電気ピンの列とすることができる。

図３Ａに示すように、貫通孔ピン構成を有するリード・フレームは、基板３０１（またはモジュラー光デバイス１７０が実装されるその他の構成部品）上の回路（図示せず）と成形パッケージ１０１との間の電気的通信を容易にする。モジュラー光デバイス１７０を基板３０１に固着するために、貫通孔ピン構成リード・フレームのピン（例えば、ピン１２３およびその他のピン）は基板３０１内の貫通孔（例えば、貫通孔１１７およびその他の貫通孔）を貫通して挿入され得る。その後、貫通孔ピンを機械的および電気的に基板３０１に結合され得る。貫通孔ピン構成のピン（例えば、ピン１２３）は、表面実装コネクタ、貫通孔コネクタ、および圧縮型コネクタを含むがこれらに限定されない種々の方法で基板３０１に接続され得る。したがって、貫通孔ピン構成のリード・フレームは、データ送信および／または受信、ならびに制御および監視信号の送信および受信を、成形パッケージ１０１と基板３０１（またはその他のしかるべき構成部品）との間において可能にする。

電気通信は、例えば、レーザのような、成形パッケージ１０１内に含まれている光源と、基板３０１上の対応するレーザ・ドライバ回路との間の通信を含むことができる。同様に、電気通信は、例えば、フォトダイオードのような、成形基板１０１内に含まれる光検出器と、基板３０１上の対応するトランスインピーダンス増幅回路との間の通信を含むことができる。図３Ａに示すように、基板３０１は長さ３０２を有する。

図３Ｂは、基板３１１（またはモジュラー光デバイス１７１が取付けられるその他の構成部品）上の回路と成形パッケージ１０１との間の電気通信を容易にするＨＢＡ３２０上に配置されたモジュラー光デバイス１７１の代替構成の側面図の一例を示す。図３Ｂの実施形態では、光デバイス１７１を基板３１１に機械的に固着するためにスタンドオフ(stand-off)１１８が用いられる。ＳＭＴ（表面実装技術）形成リード・フレーム１１９が、成形パッケージ１０１の構成部品を基板３１１の構成部品に電気的に接続する。図３Ｂに示すように、基板３１１は長さ３０２と同様の長さ３０３を有する。

図３Ｃは、基板３２１（またはモジュラー光デバイス１７２が取付けられるその他の構成部品）上の回路と成形パッケージ１０１との間の電気通信を容易にするＨＢＡ３３０上に配置されたモジュラー光デバイス１７２の代替構成の側面図の一例を示す。形成リード・フレーム１２１は、光デバイス１７２を基板３２１に機械的および電気的に結合する。基板３２１の下側に存在する実装点を有する形成リード・フレーム１２１の構成によって、他の構成（例えば、図３Ａおよび図３Ｂにおける構成）と比較して、高さ１２０が低くなっている。更に図３Ｃに示すように、長さ３０４は、長さ３０２および３０３と比較すると、大幅に短縮している。

図３Ｄは、ホスト・バス・アダプタ３１０上に配置された貫通孔ピン構成リード・フレーム（図３Ａの構成）を有するモジュラー光デバイス１７０の斜視図の一例を示す。図３Ｄに示すように、基板３０１は、基板３０１を、例えば、コンピュータ・システムにおける対応するレセプタクルと接続し、基板３０１とコンピュータ・システム・バスとの間に機械的および電気的インターフェースを確立するのに適したエッジ・コネクタ３０５を含む。あるいは、エッジ・コネクタ３０５は、モジュラー光デバイス１７０と、例えば、光ルータまたは光ハブというような種々の他のデバイスとの間における機械的および電気的インターフェースの確立を容易にすることができる。貫通孔ピン構成リード・フレームは、回路トレース３０７の各々に接触するためのピンを含むことができる。

例えば、発光ダイオード、レーザ・ドライバ、後置増幅器、トランスインピーダンス増幅器、電流バイアス・ドライバ、揮発性および／または不揮発性メモリ、ならびに熱電冷却器（［ＴＥＣ」）のような構成部品（図示せず）は、基板３０１上に実施され得る。構成部品は、基板３０１のいずれの側面上にも適宜実施され得る。実施した構成部品は、貫通孔構成リード・フレームのピン（例えば、貫通孔ピン１２３）を通じて、モジュラー光デバイス１７０と電気的に接続することができる。同様に、基板３０１がコンピュータ・システムまたはその他のデバイスに結合される場合、このように実施された構成部品は、コンピュータ・システムまたはその他のデバイスと電気的に接続することができる。基板３０１の両面に構成部品、回路およびデバイスを実装することにより、機能性を無意味に失うことを全くせずに、構造の小型化を促進することができる。更に、前述のように、これによって、ＨＢＡまたはモジュラー光デバイス１７０を実装するその他のデバイス上における空間の保存にも役立つ。

同様の接続は、形成リード・フレーム構成（例えば、図３Ｂおよび図３Ｃにおける構成）に作成され得る。つまり、モジュラー光デバイスは、ピンやリード・フレームを更に（そして潜在的に手作業で）処理することなく、外部基板（例えば、ＰＣＢＡ）への直接結合を容易にする構成で製造され得る。

更に、基板３０１（またはその他のしかるべき媒体）上の光源および光検出器と相互動作する回路を含むことによって、成形パッケージ１０１に含まれるべき回路を削減する。したがって、成形パッケージ１０１内に含まれる構成部品の数およびサイズが減少し、光デバイスの低価格化、および一層の小型化が得られる。加えて、小型化により、比較的に幅が狭いトランシーバの生産が可能となり、これによって種々のデバイス内に容易に一体化することが可能となる。

モジュラー光デバイス１７０は、距離３０６が十分に大きく、第１光コネクタはレンズ・ピン１０６に接続されつつ、第２光コネクタが同時にレンズ・ピン１０８に接続され得るように、またはその逆にすることができるように配置され得る。一般に、レンズ・ピン１０６および１０８は、例えば、ＳＣ、ＬＣ、ＳＴ、およびＦＣコネクタのような、種々のコネクタのいずれでも受容するように構成され得る。モジュラー光デバイスの他の構成も、適宜、多数の光コネクタに同時に接続するように構成され得る。

図３Ｅは、ホスト・バス・アダプタ４００上に配置したモジュラー光デバイス１７０の上面図の一例を示し、モジュラー光デバイス１７０に対するホスト・デバイスの面板３９０の配置を示す。前述のように、本発明の実施形態は、モジュラー光デバイスと基板との間に機械的および電気的接続を実施するための貫通孔ピン構成リード・フレームを含む。このような接続は、モジュラー光デバイス１７０と、例えば、カード、コネクタ、またはシステムと接続するためのエッジ・コネクタ４０５またはその他の適したコネクタを含む基板４０１との間で機械的および電気的に接続するために用いられ得る。

一般に、ＨＢＡ４００は、コンピュータ・システムと共に用いるのに適したコネクタ・インターフェースとして実施されるプリント回路ボードのいずれの種類でも可能であり、コネクタ・インターフェースは、例えば、デスクトップ・コンピュータ・システムと接続するように構成および配置されたエッジ・コネクタ４０５を有する周辺構成部品相互接続（「ＰＣＴ」）カードの形態を取ってもよい。代わりに、コネクタ・インターフェースは、例えば、シリアルまたはパラレル・ポートを有するプリント回路ボード、あるいはパーソナル・コンピュータ・メモリ・カード国際連合（「ＰＣＭＣＩＡ」）規格カードの形態を取ってもよい。尚、ここで用いる場合、「コネクタ・インターフェース」とは、モジュラー光デバイス１７０のような光構成部品と、ラップトップ・コンピュータ、デスクトップ・コンピュータのようなホスト・システム、あるいは情報携帯端末（「ＰＤＡ」）のような携帯計算システムとの間においてインターフェースとして作用するＰＣＢまたはその他のデバイスを一般的に意味するものとすることを注記しておく。

図３Ｅは、モジュラー光デバイス１７０および基板４０１（合わせてＨＢＡ４００）の面板３９０に対する配置を示す。面板３９０は、ホスト・デバイス（図示せず）における光トランシーバＨＢＡ４００（したがって、モジュラー光デバイス１７０）の固着を容易にする。加えて、面板３９０は、適した切欠３６０も含み、光ケーブルの、例えば、レンズ・ピン１０６および１０８への接続を可能にする。面板３９０は、モジュラー光デバイス１７０および／または基板４０１に取付けられてもよく、あるいはホスト・デバイスの要素であってもよい。

これより図４Ａに移ると、図４Ａは、モジュラー光デバイスを含むホスト・バス・アダプタを有するデスクトップ・コンピュータ・システム４０５の背面図を示す。デスクトップ・コンピュータ・システム４０５は、モニタ、マウス、キーボード、ＵＳＢデバイス、およびその他の構成部品のような周辺デバイスのための接続インターフェースを含む、構成部品インターフェース・パネル４１０を有する。また、デスクトップ・コンピュータ・システム４０５の一例は、イーサネット・ケーブルおよび／または電話ケーブルのための接続インターフェースのような、ネットワーク接続インターフェース４２０も含む。

図４Ａに示すように、例えば、ＰＣＩカードのような基板４０１（図示せず）への接続部を有するデスクトップ・コンピュータ・システム４０５において、モジュラー光デバイス１７０は用いられる。このようにして、デスクトップ・コンピュータ・システム４０５は、他のネットワーク接続部４２０のように同様の位置において光ファイバ接続インターフェースを実施することができる。更に、基板４０１の使用によりモジュラー光デバイス１７０を比較的小さなサイズにすることが容易であるため、モジュラー光デバイス１７０をデスクトップ・コンピュータ・システム４０５内に一体化することが可能となり、これによって追加の外部コネクタやデバイスが不要となる。したがって、ユーザは光ファイバ・ケーブル４５２を単にデスクトップ・コンピュータ・システム４０５に直接（例えば、それぞれ、レンズ・ピン１０６および１０８に）差し込むことができる。

前述のように、モジュラー光デバイス１７０、基板４０１、またはデスクトップ・コンピュータ・システム４０５は、面板３９０を含む。更に、ユーザが知覚できるように、例えば、ＬＥＤのような状態表示構成部品、およびその他のデバイスも面板３９０内に実装する。

図４Ｂは、モジュラー光デバイス１７０を含むホスト・バス・アダプタを有するラップトップ・コンピュータ・システム４５０の側面図である。この実施形態では、モジュラー光デバイス１７０および基板４０１（合わせてＨＢＡ４００）は、ラップトップ・コンピュータ・システム４５０の使用可能なポート内に滑り込ませるように構成されており、このようなポートは、とりわけ、ＰＣＭＣＩＡポートを含む。次いで、ラップトップ・コンピュータ・システム４５０内に、光ファイバ・ケーブル４５１が直接挿入され得る（例えば、それぞれ、レンズ・ピン１０６および１０８）。

本発明は、技術思想や本質的な特性から逸脱することなく、他の特定の形態にも具体化されるかもしれない。前述の実施形態は、あらゆる観点においても例示に過ぎず、限定ではないものと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は、前述の説明ではなく、添付した特許請求の範囲によって示されるものとする。特許請求の範囲の意味および均等の範囲に該当するあらゆる変化は、請求の範囲に包含されるべきである。

モジュラー光デバイスの一例の構成部品の図。 図１Ａに示すモジュラー光デバイスのレンズ・ピンの１つの断面図。 図１Ａに示すモジュラー光デバイスの構成部品の互いに対する断面図。 成形リード・フレームを有する組立済のモジュラー光デバイス・パッケージの例示図。 平面リード・フレームを有する組立済のモジュラー光デバイス・パッケージの例示図。 組み立てられ基板に結合されたモジュラー光デバイスの側面図の一例。 組み立てられ基板に結合されたモジュラー光デバイスの代替構成の断面図の一例。 組み立てられ基板に結合されたモジュラー光デバイスの別の代替構成の断面図の一例。 ホスト・バス・アダプタ上に配置された貫通孔ピンを有する組立済のモジュラー光デバイスの斜視図の一例。 ホスト・バス・アダプタ上に配置された貫通孔ピン構成リード・フレームを有する組立済のモジュラー光デバイスの上面図の一例と、組み立てられたモジュラー光デバイスに対するホスト・デバイスの面板の配置図。 モジュラー光デバイスを含むホスト・バス・アダプタを有するデスクトップ・コンピュータ・システムの背面図。 モジュラー光デバイスを含むホスト・バス・アダプタを有するラップトップ・コンピュータ・システムの側面図。 レンズ・要素を含む組立済のモジュラー光デバイスの断面図の一例。

Claims (22)

1. モジュラー光デバイスであって、
   機械的に成形パッケージに結合可能となるように構成されている、レンズ・ブロックであって、前記レンズ・ブロックは、該レンズ・ブロックを貫通して延在する開口を形成している、前記レンズ・ブロックと、
   前記レンズ・ブロックに機械的に結合されている成形パッケージであって、当該成形パッケージは光源および光検出器の少なくとも１つを含み、当該成形パッケージは外部基板への直接電気的結合のために構成された接続部を含む、成形パッケージと、
   前記レンズ・ブロックにより形成された前記開口に収容され、レンズ要素を含むレンズ・ピンであって、前記光源又は前記光検出器のいずれかと、対応する外部構成部品との間に光信号を誘導するように構成され、前記レンズ・ピンは、第１端において開放され、かつ第２端において閉鎖され、前記第１端が光ファイバを該第１端内に収容するように構成されている、前記レンズ・ピンと、
   当該成形パッケージから前記レンズ・ブロックを貫通し、かつ前記レンズ・ピンを貫通して伸びる光路と、
   を備え、
   前記レンズ・ブロックは、前記開口内において前記レンズ・ピンの前記レンズ要素に近接して配置され、前記光源からの、または前記光検出器への光信号を平行化するためのコリメータ・レンズ要素を含む、モジュラー光デバイス。
2. 前記光源はレーザを含む、請求項１に記載のモジュラー光デバイス。
3. 前記光検出器はフォトダイオードを含む、請求項１に記載のモジュラー光デバイス。
4. 前記接続部は、リード・フレームを含む、請求項１に記載のモジュラー光デバイス。
5. 前記成形パッケージの前記接続部は、前記外部基板の貫通孔ピン構成に接続するためのピンを含む、請求項１に記載のモジュラー光デバイス。
6. 前記成形パッケージはプラスチック成形パッケージである、請求項１に記載のモジュラー光デバイス。
7. 前記レンズ・ブロックに機械的に結合されている前記少なくとも１つのレンズ・ピンは、前記光源および前記光検出器の少なくとも１つと、少なくとも１つの対応する光ケーブルとの間において光信号を誘導するように構成される、請求項１に記載のモジュラー光デバイス。
8. 前記モジュラー光デバイスは、更に、前記レンズ・ブロックを前記成形パッケージに機械的に結合する取付部を備えており、該取付部は、エポキシ、金属クリップ、およびレーザ溶接から選択される、請求項に１記載のモジュラー光デバイス。
9. 前記少なくとも１つのレンズ・ピンはレンズ要素を含む、請求項１に記載のモジュラー光デバイス。
10. 光電インターフェース・デバイスであって、
    ホスト・デバイスと電気的に接続するための少なくとも１つのコネクタを備えたプリント回路ボードを有するホスト・バス・アダプタと、
    前記ホスト・バス・アダプタと機械的および電気的に接続するように構成されるモジュラー光デバイスであって、該モジュラー光デバイスが、
    成形パッケージに機械的に結合することができるように構成され、１つ以上の一体化レンズを含むレンズ・ブロックであって、前記レンズ・ブロックは、該レンズ・ブロックを貫通して延在する第１の開口及び第２の開口を形成している、前記レンズ・ブロックと、
    前記レンズ・ブロックに機械的に結合された成形パッケージであって、該成形パッケージの長手方向に互いに隣接して配置された光源および光検出器を含み、該成形パッケージは、前記ホスト・バス・アダプタに電気的に結合するための、更に処理されることがない形成外部接続部を含むように作成されている、前記成形パッケージと、
    前記レンズ・ブロックによって形成された前記第１の開口及び前記第２の開口にそれぞれ収容されている第１及び第２のレンズ・ピンであって、前記第１のレンズ・ピンは前記光源と外部構成部品との間で光信号を伝送し、前記第２のレンズ・ピンは前記光検出器と外部構成部品との間で光信号を伝送するためのレンズ・ピンである、第１及び第２のレンズ・ピンと、
    を備え、
    各レンズ・ピンは、
    第１端において開放され、かつ第２端において閉鎖され、前記第１端が光ファイバを該第１端内に収容するように構成されるとともに、
    レンズ要素を含む、モジュラー光デバイスと、
    を備え、
    前記レンズ・ブロックは、
    前記第１の開口内において前記第１のレンズ・ピンの前記レンズ要素に近接して配置され、前記光源からの光信号を平行化するための第１のコリメータ・レンズ要素と、
    前記第２の開口内において前記第２のレンズ・ピンの前記レンズ要素に近接して配置され、前記光検出器への光信号を平行化するための第２のコリメータ・レンズ要素とを含む、光電インターフェース・デバイス。
11. 光信号と電気信号との間で変換を行うための構成部品を更に含む、請求項１０に記載の光電インターフェース・デバイス。
12. レーザ・ドライバを更に含む、請求項１１に記載の光電インターフェース・デバイス。
13. トランスインピーダンス増幅器を更に含む、請求項１１に記載の光電インターフェース・デバイス。
14. 光電インターフェース・デバイスにおいて、前記光電インターフェース・デバイスは、
    前記ホスト・デバイスの標準的スロット内に実質的に受容されるように構成される、請求項１０に記載の光電インターフェース・デバイス。
15. 前記標準的スロットは、ＰＣＩカード・スロットおよびＰＣＭＣＩＡカード・スロットの内の１つから成る、請求項１４に記載の光電インターフェース・デバイス。
16. 前記ホスト・バス・アダプタは、周辺構成部品相互接続カードおよびＰＣＭＣＩＡカードの１つに合わせたプリント回路ボードを備える、請求項１０に記載の光電インターフェース・デバイス。
17. 光電インターフェース・デバイスであって、更に、
    切欠を形成し、かつ少なくとも間接的に、前記モジュラー光デバイスおよび前記ホスト・バス・アダプタの少なくとも１つに取り付けられる面板を備える、請求項１０に記載の光電インターフェース・デバイス。
18. 前記面板は少なくとも１つの状態表示器を含む、請求項１７に記載の光電インターフェース・デバイス。
19. モジュラー光デバイスであって、
    レンズ・ブロックであって、該レンズ・ブロックを貫通して延在する第１の開口及び第２の開口を形成している、前記レンズ・ブロックと、
    前記レンズ・ブロックに機械的に結合される成形パッケージであって、当該成形パッケージはレーザおよびフォトダイオードを含み、基板へ電気的および機械的に結合するためのコネクタを含み、前記モジュラー光トランシーバが前記基板上の回路とインターフェースできるようにする、成形パッケージと、
    第１レンズ要素を含み、前記レンズ・ブロックにより形成された前記第１の開口に収容され、前記レーザから外部構成部品に光信号を誘導するように構成された第１レンズ・ピンと、
    第２レンズ要素を含み、前記レンズ・ブロックにより形成された前記第２の開口に収容され、外部構成部品から前記フォトダイオードに光信号を誘導するように構成された第２レンズ・ピンと、
    を備え、
    前記第１レンズ・ピン及び前記第２レンズ・ピンの両方は、第１端において開放され、かつ第２端において閉鎖され、各レンズ・ピンの前記第１端が個々の光ファイバを該第１端内に収容するように構成され、
    当該第１レンズ・ピン、レンズ要素、及びレーザの全ては第１軸上に沿って配置され、前記第２レンズ・ピン、第２レンズ要素、及びフォトダイオードの全ては第２軸上に沿って配置され、
    前記レンズ・ブロックは、
    前記第１の開口内において前記第１レンズ・ピンの前記第１レンズ要素に近接して配置され、前記レーザからの光信号を平行化するための第１のコリメータ・レンズ要素と、
    前記第２の開口内において前記第２レンズ・ピンの前記第２レンズ要素に近接して配置され、前記フォトダイオードへの光信号を平行化するための第２のコリメータ・レンズ要素とを含む、モジュラー光デバイス。
20. 前記成形パッケージは、プラスチック成形パッケージである、請求項１９に記載のモジュラー光デバイス。
21. モジュラー光デバイスにおいて、前記コネクタは、更なる処理を必要とせずに、前記基板への直接結合のために作成されたリード・フレームを含む、請求項１９に記載のモジュラー光デバイス。
22. 前記コネクタは、前記基板の貫通孔ピン構成に接続するための１つ以上のピンを含み、前記ピンは、更なる処理を必要とせずに、前記基板への直接結合のために作成される、請求項１９に記載のモジュラー光デバイス。

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