JP5724214B2 - 通信モジュール - Google Patents

Description

本発明は通信モジュールにするものであり、特に光ファイバ通信に使用される通信モジュールに関する。

近年、インターネットの普及による通信需要の増大に伴い、光通信システムは大容量かつ高速でデータを伝送する技術が求められている。

光通信技術は、光送信モジュールおよび光受信モジュール間を光ファイバで接続し、光信号をデータとして伝送する技術である。光ネットワークシステムのキーデバイスである光送信モジュールおよび光受信モジュールは、システムの高速化・大容量化に伴い、モジュール自体の小型化・高速化が求められている。

特許文献１には、高周波配線を備えるモジュールの小型化を目的とした技術が記載されている。特許文献１のマイクロ波モジュールは、ＲＦ回路と制御回路とを立体的に配置され、両者の電源配線や信号配線を共通化されて接続している。

特開平３−６４２１８

ＲＦ回路における高周波配線は、周囲からのノイズの影響などを受けやすいという特徴がある。しかし特許文献１の構造は、制御回路とＲＦ回路の電源配線が共通化されているため、ＲＦ回路や制御回路に電源を供給する配線と、高周波配線が近接して設けられる。その結果、電源を供給する配線から発生されるノイズの影響を高周波配線が受けてしまい誤差動を起してしまうという問題があった。

本発明の目的は、上述した課題を解決する通信モジュールを提供することにある。

本発明は、基板キャリアと、基板キャリア上に設けられた高周波配線基板と、高周波配線基板を挟んで、高周波配線基板の配線方向に対向して設けられている一対の側面部材と、一対の側面部材上に、少なくとも一部が高周波配線基板と重なって設けられている直流配線基板とを備えていることを特徴とする通信モジュールである。

本発明によれば、通信モジュールの高周波配線が周囲からのノイズに影響されることを防止できる。

第１の実施形態における高周波配線基板と直流配線基板と基板キャリアとの接続関係を示す図である 第２の実施形態における通信モジュールの上面図である。 第２の実施形態における通信モジュールの側面図である。 第３の実施形態における高周波配線基板と直流配線基板と基板キャリアとの接続関係を示す図である。 第４の実施形態における高周波配線基板と直流配線基板と基板キャリアとの接続関係を示す図である。

〔第１の実施形態〕以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。

〔構造の説明〕図１は、通信モジュール１における基板キャリア２と高周波配線基板３と側面部材４と直流配線基板５との接続関係を示す斜視図である。

高周波配線基板３は、通信モジュール１に設けられる高周波配線を備える基板である。また直流配線基板５は、通信モジュール１内の素子に電源供給を行う直流配線５aを備える基板である。

高周波配線基板３は、基板キャリア２上に配置されている。基板キャリア２は、Fe-Ni合金、Cu、CuW、Al、あるいはSiで構成されている。高周波配線基板３は、上記に記載した材料の基板キャリア２上に直接配置されることにより、基板キャリア２を介して放熱することができる。

基板キャリア２における高周波配線基板３の両端部（両脇）には、一対の側面部材４が高周波配線基板３と対向して設けられている。側面部材４の材質は、基板キャリア２と同様にFe-Ni合金、Cu、CuW、AlあるいはSiで構成されている。

側面部材４は、基板キャリア２を削りだすことで、基板キャリア２と一体化して形成してもよいし、別々に設けて基板キャリア２に接着により接続してもよい。基板キャリア２と側面部材４とは、電位が一定となるように設けられている。なお、基板キャリア２と側面部材４の電位としては、グランド電位であることがより好ましい。

側面部材４は、高周波配線基板３を挟んで配線方向に延在して設けられている。

直流配線基板５は、一対の側面部材４上に接着して設けられている。また直流配線基板５の少なくとも一部は、基板上方から見て（平面視において）高周波配線基板３と重なる位置に設けられている。つまり、高周波配線基板３と直流配線基板５とは、少なくとも一部が対向して設けられている。

直流配線基板５は、直流配線５aより下層に一定電位層であるグランド層５ｂを設けており、グランド層５ｂは側面部材４と電気的に接続している。なおグランド層５ｂは、少なくとも高周波配線と対向する位置に設けていればよいが、直流配線基板５の全面に設けられているほうが好ましい。なお図１は、直流配線基板５の全面に設けた場合を示しており、
グランド層５ｂは、基板上方からみて（平面視において）高周波配線基板３より大きく、高周波配線基板３を覆うように設けられている。

上記構成により、高周波配線基板３は、下部方向に基板キャリア２、配線方向の両脇（両端部）に一対の側面部材４、上部方向にグランド層５ｂを備えた直流配線基板５が設けられている。そのため高周波配線基板３は、基板キャリア２と側面部材４と直流配線基板５におけるグランド層５ｂとにより、実質的に一定電位（グランド電位）で囲まれて配置されている。

なお、直流配線基板５は、側面部材４の外側から、モジュール内の素子などに電源の供給を行っている。そのため、直流配線基板５と高周波配線基板４とは、両者が対向する面からは電気的に接続はしてない。

[作用・効果の説明]基板キャリア２上における高周波配線基板３の両端部（両脇）には、一対の側面部材４が高周波配線基板３と対向して設けられている。側面部材４は、高周波配線基板３の配線方向に延在して設けられている。また、側面部材４上には、直流配線基板５が設けられており、直流配線基板５の少なくとも一部は、基板上方からみて（平面視において）高周波配線基板３と重なって設けられている。

高周波配線基板３は、周囲からのノイズの影響を受けやすい。しかし、本実施形態による通信モジュール１の高周波配線基板３は、一定電位（グランド電位）である基板キャリア２と側面部材４と、直流配線基板５のグランド層５ｂとにより、実質的に一定電位（グランド電位）で囲まれて配置されている。上記構成により、高周波配線基板３は、直流配線５aなど周囲からのノイズなどによる影響を防ぐことができる。

また本実施形態による通信モジュール１は、上記構成により直流配線基板５と高周波配線基板３とが重なっているための実装面積を小型することができる。そのため通信モジュール１は、高周波配線基板３が直流配線５aなど外部から受けるノイズの影響を防ぐとともに、通信モジュール１の小型化を実現することができる。

〔第２の実施形態〕次に図２を用いて、第２の実施形態について説明する。

〔構造の説明〕図２は、本実施形態におけるは通信モジュール１の全体を示す上面図であり、図３は側面図である。

図２と図３に示すように、本実施形態は、第１の実施形態における高周波配線基板３、側面部４、直流配線基板５を備えた通信モジュール１である。

本実施形態における通信モジュール１は、第１の実施形態に加えて少なくとも２つの開口部８が設けられた筐体７と、開口部８、レンズ９、第１ビームスプリッタ１０、第２ビームスプリッタ１１、位相変調部１２、フォトダイオード１３、増幅回路１４とを設けている。

筐体７は、箱型の形状である。筐体７は、内部に少なくとも、レンズ９、第１ビームスプリッタ１０、第２ビームスプリッタ１１、位相変調部１２、フォトダイオード１３、増幅回路１４、基板キャリア２、高周波配線基板３、側面部４、直流配線基板５を設けている。また筐体７内部は、性能保持のため、窒素ガス封入後に溶接によって気密封止を行っている。

筐体７の材質はセラミック、形状は箱型であり内部に空間を有している。しかし、本発明と同様の効果を示す材質、形状であればこれに限定されない。筐体７は、側面部に開口部８を設けており、開口部８において光ファイバ６と接続している。

本実施形態における筐体７は、開口部８を少なくとも２つ設けている。一方の開口部８は、通信用の光ファイバ６と接続しており、他方の開口部８は、局発光用の光ファイバ６と接続している。なお、開口部８の数、形状、配置に関しては、本発明と同様の効果を示すものであれば、これに限定されない。

レンズ９は、２つの開口部８にそれぞれ対向して設けられている。一方のレンズ９は開口部８を介して信号用の光ファイバ６から伝播された通信用のシグナル光を、第１ビームスプリッタ１０に伝播させる。同様に他方のレンズ９は、開口部８を介して局発光用の光ファイバ６から伝播された局発光を、第２ビームスプリッタ１１に伝播させる。

第１ビームスプリッタ１０は、レンズ９と対向して、開口部８と反対側に設けられており、偏光型のビームスプリッタである。第１ビームスプリッタ１０は、レンズ９から伝播してきたシグナル光を水平偏波と垂直偏波（TE、TM成分）に分岐を行う。

第２ビームスプリッタ１１は、レンズ９と対向して開口部８と反対側に設けられている。第２ビームスプリッタ１１は、局発光用の光ファイバ６から伝播してきた局発光をTE、TM成分に分岐させる。なお、局発光は、位相がシグナル光より９０度ずれた信号（遅延信号）である。

位相変調部１２は、９０度ハイブリッドミキサーであり、垂直成分のシグナル光と局発光とを復調（ミキシング）することで、２つの差動線路（位相が４５度と２２５度、２２５度と４５度）を形成する。同様に、位相変調部１２は水平成分のシグナル光と局発光とを復調することで、２つの差動線路（位相が１３５度と３１５度、３１５度と１３５度）を形成する。すなわち位相変調部１２が形成する４つの差動線路は、８ポート分の出力を備えている。

本実施形態における通信モジュール１は、４つの光位相（４５度、１３５度、２２５度、３１５度）を備えるＤＰ−ＱＰＳＫ方式である。

レンズ９と第１ビームスプッリタ１０と第２ビームスプリッタ１１と位相変調部１２は、ＰＬＣ１５（Planar Light wave Circuit）と呼ばれる光導波回路上に設けられている。ＰＬＣ１５は、基板キャリア２上に設けられている。

フォトダイオード１３は、少なくとも８つ設けられている。フォトダイオード１３はそれぞれ位相変調部１２が復調した４つの差動線路における８つの出力を受光する。フォトダイオード１３は、位相変調部１２から伝播された光信号を電流に変換する。

増幅回路１４は、少なくとも４つ設けられており、フォトダイオード１３と接続することで光信号から電流に変換された差動線路を増幅させる。増幅回路１４は、増幅させた４つの差動線路を高周波配線基板３に接続する。

高周波配線基板３は、増幅回路１４から入力された４つ差動線路を備えている基板である。高周波配線基板３は、筐体７に設けられた端子１６により筐体７外部に出力する。

直流配線基板５は、フォトダイオード１３と増幅回路１４とに電源を供給するための直流配線５aを備えている基板である。直流配線基板５は、筐体７に設けられた端子１６により、フォトダイオード１３と増幅回路１４に電源を供給している。

なお、基板キャリア２と高周波配線基板３と側面部材４と直流配線基板５とは、実施形態１と同様に配置・接続している。

本実施形態において基板キャリア２は、高周波配線基板３が配置されている基板キャリア２aと、ＰＬＣ１５を配置されている基板キャリア２ｂとを備えている。基板キャリア２aと基板キャリア２ｂは、別の部材として独立して設けてもよいし、基板キャリア２aと基板キャリア２ｂとを同一部材で一体化させてもよい。

〔作用・効果の説明〕本実施形態における通信モジュール１は、第１の実施形態と同様に高周波配線基板３が、グランド電位である基板キャリア２と側面部材４と、直流配線基板５のグランド層５ｂとにより、実質的にグランドに囲まれて配置されている。上記構成により、高周波配線基板３は、フォトダイオード１３や増幅回路１４に電源供給をおこなう直流配線５aなど周囲からのノイズによる影響を防ぐことができる。

また本実施形態による通信モジュール１は、高周波配線基板３が配置されている基板キャリア２ａと、ＰＬＣ１５を配置されている基板キャリア２ｂとを同一部材として設けることができる。上記構成により、本発明による通信モジュール１はフォトダイオード１３と増幅器１２とを近接して設けることができ、フォトダイオード１３と増幅器１２のあいだの通信特性を向上することできる。

〔第３の実施形態〕次に図４を用いて、第３の実施形態について説明する。

〔構成の説明〕図４は、基板キャリア２上の高周波配線基板３と直流配線基板５との接続関係を示す斜視図である。第２の実施形態と異なる点は、側面部材４は高周波配線基板３の配線方向に所定の間隔をあけて設けられている点である。それ以外は、第２の実施形態と同様である。つまり、第３の実施形態に関する通信モジュール１は、少なくとも２つの開口部８が設けられた筐体７と、開口部８、レンズ９、第１ビームスプリッタ１０、第２ビームスプリッタ１１、位相変調部１２、フォトダイオード１３、増幅回路１４、高周波配線基板３、直流配線基板５、基板キャリア２を設けている。

図４に示すように一対の側面部材４は、キャリア基板２上の高周波配線基板３の両脇（両端部）において配線方向に、所定の間隔をあけて複数設けられている。側面部材４の配置される所定の間隔は、高周波配線基板３が伝播する信号の周波数の１／２以下である。なお通信モジュール１が小型化された場合、基板キャリア２の四隅のみの配置でもよい。

〔作用・効果の説明〕第２の実施形態における、作用・効果について説明する。側面部材４の配置される間隔を高周波配線基板３が伝播する信号の周波数の１／２以下にすることで、外部からのノイズなどによる影響を第１の実施形態と同様に防ぐことができる。

また本実施形態は、側面部材４を所定の間隔をあけて設けることで、第１の実施形態に比べて通信モジュール１の軽量化を実現することができる。

〔第４の実施形態〕次に図５を用いて、第４の実施形態について説明する。

〔構成の説明〕図５は、基板キャリア２上の高周波配線基板３と直流配線基板５との接続関係を示す斜視図である。第２の実施形態と異なる点は、上面部材１７を設けている点である。それ以外は、第２の実施形態と同様である。つまり第３の実施形態に関する通信モジュール１は、少なくとも２つの開口部８が設けられた筐体７と、開口部８、レンズ９、第１ビームスプリッタ１０、第２ビームスプリッタ１１、位相変調部１２、フォトダイオード１３、増幅回路１４、高周波配線基板３、直流配線基板５、基板キャリア２を設けている。

図５に示すように、上面部材１７は、側面部材４と直流配線基板５との間に設けられている。つまり、上面部材１７は、対向する一対の側面部材４上に設けられており、直流配線基板５は上面部材１７上に設けられている。

上面部材１７の材質は、基板キャリア２や側面部材４と同様にFe-Ni合金、Cu、CuW、Al、Siなどで構成されている。上面部材１７と側面部材４は、基板キャリア２を削りだして一体化して形成してもよい。また基板キャリア２と側面部材４と上面部材１７は個別に形成し、基板キャリア２上に一対の側面部材４を高周波基板３と対向するように設けて、さらに側面部材４上に上面部材１７を設け、それぞれを接着により接続させてもよい。なお基板キャリア２と側面部材４と上面部材１７は、一定の電位（グランド電位）となっている。

本実施形態における高周波配線基板３は、下部方向に基板キャリア２、配線方向の両脇（両端部）に一対の側面部材４、上部方向に上面部材１７が設けられている。上記構成により、高周波配線基板３は、基板キャリア２と側面部材４と上面部材１７とにより、実質的に一定の電位（グランド電位）に囲まれて配置されている。

〔作用・効果の説明〕第３の実施形態の作用・効果について説明する。本実施形態における高周波配線基板３は、基板キャリア２と側面部材４と上面部材１７とにより同一部材で実質的に一定の電位（グランド電位）に囲まれている。上記構成により、高周波配線基板３は、直流配線基板５のグランド層５ｂを用いる場合に比べて、周囲からのノイズなどによる影響を確実に防ぐことができる。

１ 通信モジュール
２ 基板キャリア
３ 高周波配線基板
４ 側面部材
５ 直流配線基板
５ａ 直流配線
５ｂ グランド層
６ ファイバ
７ 筐体
８ 開口部
９ レンズ
１０ 第１ビームスプリッタ
１１ 第２ビームスプリッタ
１２ 位相変調部
１３ フォトダイオード
１４ 増幅回路
１５ ＰＬＣ
１６ 端子
１７ 上面部材

Claims (7)

1. 基板キャリアと
   前記基板キャリア上に設けられた高周波配線基板と
   前記高周波配線基板を挟んで、前記高周波配線基板の配線方向に対向して設けられている一対の側面部材と
   前記一対の側面部材上に、少なくとも一部が前記高周波配線基板と重なって設けられている直流配線基板とを備えており、
   前記直流配線基板は、直流配線より前記高周波配線側に一定電位層を設けており、前記一定電位層は一対の前記側面部材と電気的に接続しており、
   前記基板キャリアと前記側面部材は一定電位であり、
   前記一定電位層は、平面視において前記高周波配線基板より大きく、前記高周波配線基板は、前記基板キャリアと一対の前記側面部材と前記一定電位層により囲まれていることを特徴とする通信モジュール。
2. 前記側面部材は、前記高周波配線基板の配線方向に前記高周波配線基板が通信する信号の波長の１／２以下の間隔で配置されていることを特徴とする請求項１に記載の通信モジュール。
3. 前記一定電位層は前記直流配線基板の下面全体を覆って形成されている請求項１に記載の通信モジュール。
4. 光信号を分岐するビームスプリッタと、
   前記ビームスプリッタから出力された光信号の位相を変調する位相変調部と、
   前記位相変調部から出力された光信号を電気信号に変換するフォトダイオードと
   前記フォトダイオードから出力された電気信号を増幅させ、前記高周波配線基板に出力する増幅部とを備え、
   前記ビームスプリッタと前記位相変調部と前記フォトダイオードとを備える基板が前記基板キャリア上に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の通信モジュール。
5. 前記直流配線基板は、前記フォトダイオードと前記増幅回路の電源供給を行う直流配線を有していることを特徴とする請求項４に記載の通信モジュール。
6. 前記位相変調部は、４組の差動線路を形成することを特徴とする請求項４に記載の通信モジュール。
7. 筐体は、気密された内部に少なくとも前記基板キャリアと前記高周波基板と前記直流配線と前記側面部材と前記ビームスプリッタと前記位相変調部と前記フォトダイオードと前記増幅部とを設けており、
   前記筐体はセラミックであることを特徴とする請求項４に記載の通信用モジュール。

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