JP5042122B2

JP5042122B2 - 光送受信器

Info

Publication number: JP5042122B2
Application number: JP2008136888A
Authority: JP
Inventors: 賢治妹尾
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-05-26
Filing date: 2008-05-26
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2028-05-26
Also published as: JP2009282453A

Description

この発明は、送受一体となった双方向光送受信モジュールを用いたとき、送受間に生じるノイズ混入（以下、クロストークと記載する）の低減を図る光送受信器に関するものである。

一芯の光ファイバによって双方向通信を行う光伝送装置、特にＧＥＰＯＮシステムの局側装置に搭載される光送受信器は、発光素子のレーザダイオード、受光素子のフォトダイオード、及び、波長合分波を行うＷＤＭフィルタが一体となった双方向光送受信モジュールを用いている。このような小型の光送受信器は、その内部において送信部と受信部が隣接しているため、送受信間で互いの信号がノイズとして混入し、特に送信側から受信側へのノイズ混入が多くなる。即ち、光送信部は、光信号を発生させる際にＯＮ／ＯＦＦの電気スイッチング処理を行うことから、当該電気スイッチング処理の際に発生する電気的ノイズ、もしくは電磁ノイズが光受信部に伝搬し、光信号の受信感度を劣化させてしまうクロストーク等の問題が発生することから、光伝送装置の受信特性を確保するためには、クロストークノイズ対策が必要になる。

クロストークノイズを抑制するために、例えば、送信部用の基板と受信部用の基板を分け、送信部用の接地端子を受信部用の基板にアースしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、双方向光送受信モジュールを回路基板に固定する二つの金具を、当該双方向光送受信モジュール全体を覆うように形成したものがある。これは、上記の二つの金具を回路基板へボルトを用いて固定し、また上記の金具を回路基板の固定電位領域へ半田付けして、当該二つの金具を介して双方向光送受信モジュールの筐体を回路基板の固定電位領域へ電気的に接続する。このようにして双方向光送受信モジュールの筐体の電位を例えば接地電位などに固定し、光送信部で発生した電気的ノイズが光受信部に伝搬することを防止している（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−３４３９８４号公報（第５頁、図１，２）特開２００７−７２３８４号公報（第４，５頁、図１〜図３）

従来の光送受信器は以上のように構成されているので、光送受信器の筺体や当該光送受信器を覆うケース等の電位を固定してクロストークを抑制するための構成部品を固定する工程、ならびに上記の構成部品の電気接続を行う構成や組み立て工程が必要になり、部品点数ならびに組み立て工数が多くなって生産コストが増大するという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、部品点数及び組み立て工数を抑えて光送受信モジュールにおいて発生する輻射ノイズによる受信感度特性の劣化を抑制する光送受信器を得ることを目的とする。

この発明に係る光送受信器は、電気信号を光信号に変換する光送信部と光信号を電気信号に変換する光受信部とを各々異なる外面部分に配置すると共に、自らを電子回路基板に固定する固定機構が設けられた筺体を有する双方向光送受信モジュールと、光送信部と電子回路基板との間を接続し、光送信部が発生する輻射ノイズをシールドするフレキシブル基板とを備え、固定機構は、光受信部の出力端子用開口部と固定用貫通孔が設けられ、光受信部の出力端子が電子回路基板に接続されるように、固定用貫通孔に挿通させた固定部材によって自らを電子回路基板に固定し、双方向光送受信モジュールの筐体を、電子回路基板の定電位を有するパターン領域に電気的に接続するものである。

この発明によれば、双方向光送受信モジュールの筺体として、光送信部と光受信部とを各々異なる外面部位に配置すると共に、自らを電子回路基板に固定する機構を設けた筐体を形成し、フレキシブル基板によって光送信部で発生する輻射ノイズをシールドするようにしたので、光送信部で発生する輻射ノイズによって光受信部の受信特性が劣化することを簡易な構成で抑えることができるという効果がある。

以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による光送受信器の構成を示す説明図である。この図は、実施の形態１による光送受信器の内部の一部分を示したもので、当該光送受信器に接続される光ケーブル１、光送受信器が取り扱う通信信号の処理動作を司る電子回路が構成されている電子回路基板１１、及び、この発明の特徴を有する部分の双方向光送受信モジュール１２を示している。図１ならびに後述する説明において用いる各図には、この発明の特徴を有する部分に該当しない、または直接関連していない部分の図示が省略されている。また、図１は、双方向光送受信モジュール１２を電子回路基板１１に取り付け固定し、これを側方視したときの状態を表したものである。

双方向光送受信モジュール１２は、光ケーブル１と接続して当該光ケーブル１によって伝送される光信号と電気信号の相互変換を行うもので、双方向光送受信モジュール１２の本体１２ａは、例えば直方体を成すように形成され、本体１２ａの一の外面を成す部分にレーザダイオードモジュール（以下、ＬＤモジュールと記載する）である光送信部１３を備え、他の外面を成す部分にフォトダイオードモジュール（以下、ＰＤモジュールと記載する）である光受信部１４を備えている。

光ケーブル１は、本体１２ａの内部において、光送信部１３から送信された光信号を外部へ伝送し、また光受信部１４に外部から伝送された光信号を受信させるように接続されている。ＬＤモジュール即ち光送信部１３は、後述する電子回路基板１１等に設けられている電子回路において処理された電気信号を光信号へ変換して光ケーブル１へ送信するものである、ＰＤモジュール即ち光受信部１４は、光ケーブル１によって伝送されてきた光信号を受信して電子回路基板１１等に設けられている電子回路において処理する電気信号へ変換するものである。

電子回路基板５は、光送受信器の動作を司る電子回路を備えるもので、光送信部１３を電流信号によって駆動するとき、温度や当該光送信部１３の個体差による信号電流の変動を補正する回路を有している。また、光受信部１４から出力される電気信号を等価増幅ならびに識別再生し、光送受信器を成す後段の各電子回路へ出力する回路を有している。
図１に例示した双方向光送受信モジュール１２の本体１２ａは、光ケーブル１を支持固定している側面部分と対向する側面部分に光送信部１３が備えられている。また、本体１２ａの底面部分に光受信部１４が備えられている。

光受信部１４の底端部、即ち双方向光送受信モジュール１２の下端部分には、電子回路基板１１の板面に接するフランジ１５が備えられている。フランジ１５は、適当な部位に後述する貫通孔が設けられており、当該貫通孔に挿通させたボルト１７によって電子回路基板１１に固定されている。フランジ１５は、その中央部分に光受信部１４を配置するように形成されたもので、当該フランジ１５の底面、即ち電子回路基板１１と接触する面には、図示されない光受信部１４のリードピンを露出させる、もしくは当該リードピンをフランジ１５の下方へ突出させるための開口部が設けられている。

前述のように双方向光送受信モジュール１２の側面に備えられた光送信部１３は、双方向光送受信モジュール１２の外観として露出している側面部分にフレキシブル基板１６の一の端部が接続固定されている。フレキシブル基板１６の他の端部は電子回路基板１１の所定の部位、例えばＬＤ固定部１１ａに接続固定されている。

図２は、実施の形態１による光送受信器の構成を示す説明図である。図１に示したものと同一部分に同じ符号を使用し、その部分の重複説明を省略する。
双方向光送受信モジュール１２は、前述のように光送信部１３と光受信部１４とを当該双方向光送受信モジュール１２の筺体を成す本体１２ａに固定している。双方向光送受信モジュール１２の筺体は、本体１２ａ、フランジ１５、ならびに、例えば円筒状の光送信部１３及び光受信部１４の各側面に強固に接して当該光送信部１３及び光受信部１４を支持固定する柱状の部分によって構成されている。即ち、本体１２ａの外面を成す部分において光送信部１３及び光受信部１４の各側面部分等を覆って固定するように形成され、光受信部１４の側面を覆う柱状部分の下端にフランジ１５を備えている。

また、図２に示したように光送信部１３のリードピン１３ａが露出するように当該光送信部１３を覆っている柱状部分の縁端が開口している。また、光受信部１４のリードピン１４ａが露出するように当該光送信部１３を覆っている柱状部分の縁端、即ちフランジ１５の中央部分が開口している。またさらに、当該光送信部１３及び光受信部１４の他の部分が外部に露出しないように形成されている。双方向光送受信モジュール１２の筺体は、電磁シールド効果を有する導体等の材料によって形成されている。

光受信部１４のリードピン１４ａは、当該光受信部１４の内部に備えられているデバイスや回路等と電子回路基板１１に設けられている各配線パターンとを接続するもので、図２に示した電子回路基板１１に設けられているスルーホール１１ｂに挿入される。
前述のように電子回路基板１１に双方向光送受信モジュール１２を実装させると、図２に示した電子回路基板１１に設けられた貫通孔１１ｃとフランジ１５に設けられた貫通孔１５ａが連通する。この連通した孔にボルト１７を挿通させ、当該ボルト１７の締結等によって双方向光送受信モジュール１２を電子回路基板１１に固定する。

このように固定したとき、フランジ１５は、電子回路基板１１に設けられているパターン等のうち、所定の電位を有するパターン領域に隙間なく接触して電気接続される。また、前述のようにスルーホール１１ｂに挿入されたリードピン１４ａは半田付け等によって接続固定される。なお、電子回路基板１１が有するスルーホール１１ｂ及び光受信部１４が有するリードピン１４ａは、図２に示した数量に限定されるものではない。

図３は、実施の形態１による光送受信器の構成を示す説明図である。図１，２に示したものと同一部分に同じ符号を使用し、その部分の重複説明を省略する。この図は、双方向光送受信モジュール１２の光送信部１３とフレキシブル基板１６との接続部分の構成を示したものである。前述のように光送信部１３の端部にはリードピン１３ａが備えられ、双方向光送受信モジュール１２の筺体に固定された光送信部１３から、図中右側方にリードピン１３ａが突出している。

このように突出しているリードピン１３ａは、フレキシブル基板１６の例えば一の端部近傍に設けられているスルーホール１６ａに挿入され、半田付け等によって接続固定される。なお、光送信部１３が有するリードピン１３ａ及びフレキシブル基板１６が有するスルーホール１６ａは、図３に示した数量に限定されるものではない。

フレキシブル基板１６は、例えば帯状に形成されたポリイミド等の柔軟なフィルム材料に導体／配線パターンを備えたもので、図３に示したように例えば接地電位に固定されるＧＮＤ層１６ｂと、各信号線の配線パターンが形成された信号配線層１６ｃとを積層させた多層基板である。上記の配線パターン等は、一端を前述のスルーホール１６ａに接続し、他端を後述するパッド１６ｄに接続している。

配線パターンを有する信号配線層１６ｃは、上記のようにＧＮＤ層に積層させてフレキシブル基板１６を構成し、これを電子回路基板１１のＬＤ固定部１１ａに接続固定したとき、電子回路基板１１に構成されている電子回路と光送信部１３とのインピーダンス整合を図るように構成されている。換言すると、フレキシブル基板１６は、ＧＮＤ層１６ｂを備え、これを電子回路基板１１の適当な定電位のパターン領域、例えば接地電位となるパターン領域に接続するように構成し、光送信部１３の動作時に発生する輻射ノイズを吸収／シールドするものである。なお、フレキシブル基板１６は、必要に応じて上記の配線パターン等に電子部品を実装するように構成してもよい。

図４は、実施の形態１による光送受信器の構成を示す説明図である。図１〜図３に示したものと同一部分に同じ符号を使用し、その部分の重複説明を省略する。この図は、フレキシブル基板１６と電子回路基板１１との接続部分の構成を示したものである。前述のように電子回路基板１１のＬＤ固定部１１ａに接続固定するフレキシブル基板１６の他の端部には、フレキシブル基板１６に備えられている配線パターンあるいはＧＮＤ層１６ｂと各々接続しているパッド１６ｄが露出するように設けられている。

また、電子回路基板１１のＬＤ固定部１１ａにも、フレキシブル基板１６のパッド１６ｄに対応する形状／大きさを有するパッド１１ｄが当該基板表面に露出して設けられており、例えば、複数備えられているパッド１６ｄに各々対応して重なり合うように配置されている。なお、電子回路基板１１が有するパッド１１ｄ及びフレキシブル基板１６が有するパッド１６ｄは、図４に示した数量に限定されるものではない。

例えば、電子回路基板１１のパッド１１ｄに予めクリーム半田等を塗布しておき、このパッド１１ｄとフレキシブル基板１６のパッド１６ｄが重なるように電子回路基板１１にフレキシブル基板１６を載せて熱圧着等を行い、半田付けによる接続固定を行う。このようにしてフレキシブル基板１６の他端を電子回路基板１１に接続固定し、また前述のようにフレキシブル基板１６の一端を光送信部１３に接続固定する。

このとき、光送信部１３のリードピン１３ａにおいて発生する輻射ノイズ等が効果的に低減されるように、フレキシブル基板１６のＧＮＤ層１６ｂと電気接続しているパッド１６ｄを、電子回路基板１１の所定の定電位のパターン領域に接続しているパッド１１ｄに接続固定させる。また、上記のＧＮＤ層１６ｂと光送信部１３との適当な部位が電気接続されるように構成して、輻射ノイズ等を有効に低減するようにしてもよい。
なお、双方向光送受信モジュール１２の筺体、具体的にはフランジ１５が電気接続される電子回路基板１１の定電位のパターン領域と、フレキシブル基板１６が接続される電子回路基板１１の定電位のパターン領域は同一であるとは限らない。

ここまで説明したように、双方向光送受信モジュール１２の光送信部１３のリードピン１３ａにて発生する輻射ノイズをフレキシブル基板１６に備えられたＧＮＤ層１６ａでシールドすることができ、双方向光送受信モジュール１２の光受信部１４に光送信部１３のリードピン１３ａで発生する輻射ノイズが回り込むことを抑えることができる。

また、双方向光送受信モジュール１２の筐体を成すフランジ１５が、例えば接地電位などの固定電位を有するようになるため、双方向光送受信モジュール１２の筺体を介して光送信部１３において発生する電気的ノイズが光受信部１４へ伝達することを防ぐことができ、受信感度を高めるための高価な部品を導入することなく、クロストークの改善を図ることができる。

以上のように、この発明の実施の形態１によれば、各々異なる外面に光送信部１３と光受信１４とを備える本体１２ａ、及び電子回路基板１１にボルト１７を用いて固定するフランジ１５を備えた双方向光送受信モジュール１２の筺体を形成し、光送信部１３のリードピン１３ａに輻射ノイズをシールドすることができるフレキシブル基板１６を接続したので、光送信部１３にて発生する輻射ノイズをシールドして光受信部１４の受信特性の劣化を防ぐことを簡易な構成で行うことができ、クロストークを抑制する各部品の簡略化、部品点数の削減、組み立て工数、及び組み立て時間を抑制してコストの低減を図ることができる。

実施の形態２．
実施の形態２による光送受信器は、前述の実施の形態１で説明したように電子回路基板１１に取り付け固定された双方向光送受信モジュール１２を覆うシールド金具及びカバーを備えたもので、ここでは実施の形態２による光送受信器の特徴となる部分を説明し、実施の形態１による光送受信器と同様な部分の重複説明を省略する。

図５は、この発明の実施の形態２による光送受信器の構成を示す説明図である。図１等に示したものと同一あるいは相当する部分に同じ符号を使用し、その部分の重複説明を省略する。この図は、実施の形態１で説明したものと同様な双方向光送受信モジュール１２及びフレキシブル基板１６と、これらのものを覆って電子回路基板１１に固定されるシールド金具２０及びカバー２１を表した分解斜視図である。

シールド金具２０は、双方向光送受信モジュール１２の本体１２ａの側面に接触して当該本体１２ａの側方を囲うように形成されている。図５に例示したものは、本体１２ａの側面のうち、光ケーブル１が接続される側面及び光送信部１３を備えた側面を除いた各面、即ち図中手前の側面に接触する壁部２０ａと背後側の側面に接触する壁部２０ｂとを有し、また、本体１２ａを囲ったとき光送信部１３を備える側において壁部２０ａと壁部２０ｂとを対向させて支持固定する壁部２０ｃを有している。換言すると、シールド金具２０は、上方視したとき略コの字状に形成されている。

なお、壁部２０ｃは、光送信部１３とフレキシブル基板１６との接続を妨げないように形成されている。また、シールド金具２０は、導体等によって形成され、壁部２０ａ，２０ｂ，２０ｃは電気導通を有するように構成されている。壁部２０ａ，２０ｂの下端部には、電子回路基板１１への接続固定に用いる複数の突起部２０ｄが設けられている。

カバー２１は、輻射ノイズ等をシールドすることができる導体等から成るもので、電子回路基板１１に固定された双方向光送受信モジュール１２及びシールド金具２０を図中上方から覆うことができる大きさの略箱状に形成されている。カバー２１の上面には、後述するようにシールド金具２０の壁部２０ａに接触する接触片２１ａと壁部２０ｂに接触する接触片２１ｂが設けられている。接触片２１ａ，２１ｂは、例えばカバー２１の上面から側面に渡って切り欠き加工を行い、また箱状のカバー２１の内部へ折り曲げ加工を行うことによって形成されている。

図５に示した実施の形態２による光送受信器を構成する電子回路基板１１は、実施の形態１で説明したものと同様にスルーホール１１ｂ及び貫通孔１１ｃを備えると共に、前述のシールド金具２０に設けられた突起部２０ｄを挿入する貫通孔１１ｅを備えている。

図６は、実施の形態２による光送受信器の構成を示す説明図である。図５に示したものと同一部分に同じ符号を使用し、その部分の重複説明を省略する。この図は、図５に示した電子回路基板１１に双方向光送受信モジュール１２、フレキシブル基板１６、及び、シールド金具２０を取り付け固定した状態を示したものである。

実施の形態１で説明したように双方向光送受信モジュール１２を電子回路基板１１へ接続固定し、電子回路基板１１に設けられている貫通孔１１ｅへ突起部２０ｄを挿入する。貫通孔１１ｅに貫通させた突起部２０ｄを、電子回路基板１１に設けられている所定の電位、例えば接地電位を有するパターン領域に半田付けし、電子回路基板１１にシールド金具２０を固定すると共に、当該シールド金具２０と上記の電子回路基板１１に設けられている所定の定電位を有するパターン領域とを電気的に接続する。

図７は、実施の形態２による光送受信器の構成を示す説明図である。図５、図６に示したものと同一部分に同じ符号を使用し、その部分の重複説明を省略する。図７は、電子回路基板５に双方向光送受信モジュール１２及びシールド金具２０を取り付け固定し、またカバー２１を取り付けたとき、当該カバー２１に覆われた各部の配置構成を表す概略断面図である。なお、この図には各部の配置を分かり易くするためフレキシブル基板１６の図示を省略している。

図示したようにボルト１７を用いてフランジ１５を電子回路基板１１に固定し、また前述のように貫通孔１１ｅへ挿入した突起部２０ｄを半田付けなどによって接続固定すると、双方向光送受信モジュール１２の本体１２ａの各側面にシールド金具２０の各壁部が直接接触して、当該本体１２ａの側方を囲む。

また、双方向光送受信モジュール１２及びシールド金具２０の上方からカバー２１を覆い被せると、カバー２１に設けられている接触片２１ａが壁部２０ａの外面に接触し、また接触片２１ｂが壁部２０ｂの外面に接触する。接触片２１ａ，２１ｂは、互いに対向するように、また各々対向する方向へ付勢するばね性を有するように折り曲げ加工されており、当該ばね性によってシールド金具２０の各壁部へ自らを押し付け、またシールド金具２０の各壁部２０ａ，２０ｂを各々本体１２ａの側面に押し付けるように接触し、シールド金具２０を双方向光送受信モジュール１２の筺体へ密着させる。

この部分に生じている押圧等によってカバー２１がシールド金具２０に固定される。即ちカバー２１がシールド金具２０を介して電子回路基板１１に取り付け固定される。カバー２１は、このように固定されることにより、シールド金具２０を介して電子回路基板１１の、例えば接地電位等の定電位を有するパターン領域に電気接続される。

なお、双方向光送受信モジュール１２の筺体であるフランジ１５、シールド金具２０及びカバー２１が電気接続される電子回路基板１１の定電位のパターン領域と、フレキシブル基板１６が接続される電子回路基板１１の定電位のパターン領域は、同一であるとは限らない。

ここまで説明したように、１つのシールド金具２０を半田等によって電子回路基板１１へ固定する工程のみとなって、材料費及び組み立て工数を削減することができる。
また、カバー２１の内部にばね性を有する接触片２１ａ，２１ｂを設け、この接触片２１ａ，２１ｂをシールド金具２０壁部２０ａ，２０ｂに各々接触させることにより、シールド金具２０の双方向光送受信モジュール１２に対する密着性を増すことが可能となり、また、材料費および組み立て工数を抑えることができる。

以上のように、この発明の実施の形態２によれば、双方向光送受信モジュール１２の筺体の側面を挟み込むシールド金具２０、及び、シールド金具２０に接触して双方向光送受信モジュールの筺体とシールド金具２０とを密着させる接触片２１ａ，２１ｂを有するカバー２１を備えたので、簡易な構成で材料費及び組み立て工数を抑えて双方向光送受信モジュール１２のシールドを行うことができるという効果がある。

この発明の実施の形態１による光送受信器の構成を示す説明図である。実施の形態１による光送受信器の構成を示す説明図である。実施の形態１による光送受信器の構成を示す説明図である。実施の形態１による光送受信器の構成を示す説明図である。この発明の実施の形態２による光送受信器の構成を示す説明図である。実施の形態２による光送受信器の構成を示す説明図である。実施の形態２による光送受信器の構成を示す説明図である。

符号の説明

１光ケーブル、１１電子回路基板、１１ａＬＤ固定部、１１ｂ，１６ａスルーホール、１１ｃ，１１ｅ，１５ａ貫通孔、１１ｄ，１６ｄパッド、１２双方向光送受信モジュール、１２ａ本体、１３光送信部、１３ａ，１４ａリードピン、１４光受信部、１５フランジ、１６フレキシブル基板、１６ｂＧＮＤ層、１６ｃ信号配線層、１７ボルト、２０シールド金具、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ壁部、２０ｄ突起部、２１カバー、２１ａ，２１ｂ接触片。

Claims

電気信号を光信号に変換する光送信部と光信号を電気信号に変換する光受信部とを各々異なる外面部分に配置すると共に、自らを電子回路基板に固定する固定機構が設けられた筺体を有する双方向光送受信モジュールと、
前記光送信部と前記電子回路基板との間を接続し、前記光送信部が発生する輻射ノイズをシールドするフレキシブル基板とを備え、
前記固定機構は、前記光受信部の出力端子用開口部と固定用貫通孔が設けられ、前記光受信部の出力端子が前記電子回路基板に接続されるように、前記固定用貫通孔に挿通させた固定部材によって自らを前記電子回路基板に固定し、前記双方向光送受信モジュールの筐体を、前記電子回路基板の定電位を有するパターン領域に電気的に接続する
光送受信器。
前記電子回路基板に固定された前記双方向光送受信モジュールの筺体の側面を挟み込み、前記電子回路基板に設けられた貫通孔に自らの下部に設けた突起部を挿入して前記電子回路基板に固定されるシールド金具を備え、
前記シールド金具を前記電子回路基板の定電位を有するパターン領域に電気的に接続したことを特徴とする請求項１記載の光送受信器。
前記双方向光送受信モジュールの筺体を挟み込んだ前記シールド金具に接触して自らのばね性によって前記双方向光送受信モジュールの筺体と前記シールド金具とを密着させる接触片を設けたカバーを備え、
前記カバーを前記電子回路基板の定電位を有するパターン領域に電気的に接続したことを特徴とする請求項２記載の光送受信器。