JP6629718B2 - 光信号をカップリングおよび／又はデカップリングするための装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１による、少なくとも１つの導波管に光信号をカップリングするための装置に関する。

本発明は、更に、請求項２による、少なくとも１つの導波管から光信号をデカップリングするための相補的な装置にも関する。

光コンバータとして、特に、アクティブ光コンバータとして、面発光レーザ（垂直キャビティ表面放出レーザ、ＶＣＳＥＬ）又はフォトダイオード（ＰＤ）は、光信号を実質的にそれらの表面に対して垂直に送受信する。

そのような光信号ＳＩを、光導波管ＷＬにカップリングするために、または、それらを光導波管ＷＬからデカップリングするために、前記光信号ＳＩは、図１から理解されるように、前記光コンバータＷＡの送信又は受信方向から４５度偏向ミラーによって、９０度オフセットされた前記導波管ＷＬの平面へと偏向される。

独国特許出願公開第１０２０１２００５６１８号明細書は、そのファイバが物理的に光学基板に接続されているアクティブ光ケーブルを記載している。ここでそのファイバは一体化された光導波管と接続される。偏向部材によって、フリージェット（ｆｒｅｅ ｊｅｔ）が前記基板表面に位置する処理装置へと案内され、ここでこのフリージェットは、そのフリージェットを受信装置へ向けるべく９０度方向転換される。

或いは、図２又は図３から理解されるように、光コンバータＷＡを、それらの送信又は受信方向が導波管ＷＬの平面に対応するように、対応のブラケットＨＡによって配設することができる。

従来技術から知られる前記解決構成の欠点は、カップリングおよびデカップリング装置のフレームサイズに関する。このフレームサイズによって、これら公知の解決構成は家庭用およびモバイル電子機器を実現するには不適当となる。このことは、コンポーネント間の接続経路が長くなり、従って、潜在時間が長くなることを意味する。

独国特許出願公開第１０２０１２００５６１８号明細書

概略した従来技術を考慮して、上に説明した問題点および欠点から考えれば、本発明の課題は、製造コストを低く抑えると同時に、光損失が少ない状態で、対応のカップリング装置およびデカップリング装置の小型化を可能にするように、請求項１の前提部分による装置および請求項２の前提部分による装置を更に開発することにある。

この課題は、請求項１の特徴構成を備えた装置および請求項２の特徴構成を備えた装置、詳しくは小型化アクティブ光送信装置および／又は小型化光受信装置によって達成される。本発明の有利な実施例およびその好適な発展構成は各従属項に特徴付けられている通りである。

本発明によれば、電気接点端子を介して受信される電気信号は少なくとも１つの回路において処理される。当該回路は、例えば、特定用途向け集積回路又はカスタムチップ等の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として構成することが可能であり、この回路は、少なくとも１つの電気−光コンバータ、具体的には、少なくとも１つのレーザ、例えば、少なくとも１つのガラスファイバなどの導波管に対して光信号を軸心方向に送信しその導波管へそれらをカップリングする、少なくとも１つの面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を起動する。

前記送信側回路、電気−光コンバータ、および送信側接点端子は、ここでは、実質的に同一の平面に配置される。従来のアプローチと異なり、このフラットな構造設計によって、全体の高さを低減することが可能となっている。フラットな基板媒体を製造することは製造とコストの観点からも有利である。

前記基板は、まず第１に、前記送信側回路のための受信媒体として作用するとともに送信側接点端子のためにも作用し、当該基板は、個々のコンポーネント間の通信を可能にするべく、通信インターフェースおよび電気接続を備える。

受信側においては、到来する光信号は、前記導波管の、具体的には少なくとも１つの光ファイバの、軸心の方向から少なくとも１つの光−電気コンバータによってデカップリングされる。ダイオードとして、特にフォトダイオードとして構成することが可能であるこの光−電気コンバータは、前記光信号を電気信号に変換し、少なくとも１つの回路、具体的には少なくとも１つの特定用途向け集積回路、又は、たとえばカスタムチップ等の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に向けてこれらの電気信号を出力する。前記回路は、前記信号を処理して、必要な場合はそれらを増幅して、これら信号を接点端子へ出力する。

前記受信側回路、光−電気コンバータ、および受信側接点端子は、ここでは実質的に同一の平面に配置される。従来のアプローチと異なり、前記フラットな構成によって全体の高さを低減することが可能となっている。フラットな基板媒体を製造することは製造とコストの観点からも有利である。

前記基板は、まず第１に、前記送信側回路のための受信媒体として作用するとともに、送信側接点端子のためにも作用し、当該基板は、個々のコンポーネント間の通信を可能にするべく、通信インターフェースおよび電気接続を含む。

本発明の好適実施例において、前記基板はノッチから構成される。このノッチのサイズは前記送信側又は受信側回路のサイズに対応する。この構成の利点は、前記回路を前記基材内に取り付けることが可能となり、この回路が基材に埋設されたラインと直接接触することにある。

本発明の更に好適な発展構成において、前記ノッチは前記接点端子から離間する前記前面に向けて開口している。ここでは、前記ノッチは前記回路が前記前面に対して面一に当接するように形成することができる。このオプションは特に製造とコストに関連する理由から関心を引くものである。

本発明の好適な実施例において、前記ノッチは四方向全部において前記基材によって包囲される。これによって、埋設が特に良好となり、基板の接続部との接触が特に良好なものとなる。

本発明の好適な実施例において、前記基板の高さは前記回路の高さより低いか又は実質的に等しく、これにより、前記回路を前記基板に完全に埋設することが可能となり、特に、これによって外部からの影響に対してより良好に保護される。

本発明の更に好適な発展構成において、前記コンバータは前記基板および／又は前記回路の前記前面に面一に当接することなく、前記前面に対して取り付け可能に、特に接着可能に構成される。この変形構成は製造の高度なフレキシビリティを可能にする。

本発明の好適な実施例において、前記コンバータのための凹部が、前記装置に、具体的には前記基板および／又は前記回路に設けられている。これによって、前記コンバータの位置決めがより正確なものとなるとともに、保護がより良好なものとなり、更に、これによって基板の前記接続部の導電性がより良好なものとなる。

本発明の好適な実施例において、前記コンバータのための前記凹部は、当該コンバータが達成可能な精度の限界内において、前記基板および／又は前記回路の前記前面に対して面一に当接するように構成される。それによって、この変形構成は、装置を簡単かつコスト的に有利に製造することが可能となるので、製造とコストの観点から合理的である。

本発明の更に好適な発展構成において、前記凹部は、前記コンバータが前記基板に埋設されるように配置することができる。前記導波管又はコンバータを前記光信号に対してアクセス可能なものとするために、光信号の出口を、具体的にはドリル穴又は例えば光学基板などの光媒体を、前記導波管と前記コンバータとの間に配設するのが有利である。完全な埋設によって、外部からの影響に対するコンバータの保護が良好になる。

本発明の好適な実施例において、少なくとも１つの接続面が前記基板および／又は前記回路の少なくとも１つの面に、好ましくは、前記基板の前記前面に固定されている。この接続面によって、前記コンバータに対して電力を供給することが可能となり、特にこれら接続面は前記基板および／又は前記回路に面一に当接する。

本発明の更に好適な発展構成において、前記装置に、保護ハウジングを、特にプラグ接続可能なアクティブ光ケーブルとして利用可能なハウジングを設けると有利である。更に、前記ハウジングは、前記光学導管および装置の物理的位置固定の機能を担うことができる。

本発明の有利な実施例において、前記ハウジングおよび／又は前記装置は、前記導波管の前記装置上での取り付け、位置決めおよび固定の作業を容易にするべく、前記導波管のための少なくとも一つのガイドを備えることができる。

光信号をカップリング又はデカップリングするための提案される前記装置は、多様な用途、とりわけ、電気信号ルーティングによる二つのコンポーネント間での高速信号伝送において好適に利用可能である。

従って、本発明は、特に、高速で低損失の信号変換、電気処理されたデータを様々な装置に迅速にリレーするべく非常に小さなスペースで行われるデータ送信のためのプラグ接続可能なアクティブ光ケーブルの構築での利用に関する。

また、周辺装置を接続するべく、プラグ接続可能なアクティブ光ケーブルとしての利用も考えられる。ここで、前記プラグ端部のケーブルは、信号の処理、信号の変換、および入力および出力信号のカップリングおよびデカップリングを行う。ここでは、更に、特に、前記送信および受信コンポーネントが単一の基板に割り当てられる場合、双方向ケーブルを提供することも可能であり、又は、前記電気−光コンバータが同時に光−電気コンバータでもある場合には、方向において互いに独立した複数のケーブルを提供することも可能である。

更に、この装置によって、そのような光導波管を介して電気信号を送信するために固定接続された光導波管を備える、小型電気−光送信機および／又は小型光−電気受信機の新規な構造を実現することが可能となる。

本発明は、高度な小型化によって特徴付けられており、これは前記諸コンポーネントが本発明によって位置決めされ且つ統合されている手法によるものということができる。これによって、小型電気−光送信機および／又は光−電気受信機を備えたＡ（アクティブ）Ｏ（光）Ｃ（ケーブル）を構築することが可能となる。

前記回路又はコンバータを、具体的には前記電気−光送信機および／又は光−電気受信機を、前記基板平面又は前記基板内に“退避配設する”又は埋設することによって、たとえばボンドワイヤ長などの信号接続長を非常に短くすることが可能となり、これは、信号の品質を維持し、特に、データ送信速度が非常に速い場合の潜在時間を短くするのに役立つ。

従来の解決構成と比較して、本発明は、偏向部材、境界面および自由ジェットの必要性が無いので光損失値が小さい。

光信号を放射方向に対して９０度の角度でカップリングすることが可能な従来技術による装置の概略概念図 光信号をＬ−ブラケットによって導波管の軸心方向にカップリングすることが可能な従来技術による装置の概略概念図 従来技術によるカップリング又はデカップリング装置を実現するための具体例の斜視図 本発明によるキャリア基板のための実施例の平面図 図４Ａのキャリア基板の斜視図 図４Ａおよび４Ｂのキャリア基板を備える本発明による装置の第１実施例の斜視図 割り当てられた光導波管を備える図５の装置の斜視図 ハウジングによって図６の導波管に接続された本発明による装置の概略概念図 本発明による装置の第２の実施例の斜視図 本発明による装置の第３の実施例の斜視図 本発明による装置の第４の実施例の斜視図

既に記載したように、本発明の教示を有利に実施および更に発展させるには様々な態様が存在する。この目的のために、一方では、請求項１および２に従属の請求項が参照されるが、他方、本発明の別の実施態様、特徴および利点については、以下、特に、図４Ａ〜図１０に図示されている実施例に基づいて、より詳細に説明する。

図４Ａ〜１０において、類似の実施例、部材、特徴構成には同じ参照番号が付されている。送信側と受信側との間に図解的区別はされていないが、送信側部材に対応する受信側部材については４０以上の参照番号を付してある。

不必要な繰り返しを回避するために、特に銘記されない限り、本発明の実施例、特徴構成及び利点に関する以下の説明は、
−図４Ａ〜７に図示の本発明による装置１００又は１４０の第１実施例に関連し、
−図８に図示の本発明による装置１００’又は１４０’の第２実施例に関連し、
−図９に図示の本発明による装置１００”又は１４０”の第３実施例に関連し、
−図１０に図示の本発明による装置１００”’又は１４０”’の第４実施例に関連する。

本発明は、送信側基板２０又は受信側基板６０を提供する。具体的には金属圧接接点又はスライド式の接点として構成することができる接点端子２２又は６２が前記基板２０又は６０上に支持されており、ここで、後者は、たとえば注入（ｉｎｆｕｓｅ）によって前記基板２０又は６０内に加工することも可能である。

図４Ａおよび図４Ｂの前記基板２０又は６０はノッチ２４又は６４を備え、これは、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路、カスタムチップともいう）２６又は６６のサイズにほぼ対応するサイズを有する。前記ＡＳＩＣ２６又は６６は、それぞれの信号処理のために、電気−光コンバータ２８又は光−電気コンバータ６８によって必要とされる。

対応の回路２６又は６６が、好ましくは接着又は挿入によって、前記ノッチ２４又は６４に組み込まれ、ここで、前記基板２０又は６０の高さは、前記回路２６又は６６の高さにほぼ対応する。

前記電気−光コンバータ２８又は光−電気コンバータ６８は、この電気−光コンバータ２８又は光−電気コンバータ６８の送信又は受信の方向が前記基板２０又は６０の表面に対して実質的に垂直となるように（図５を参照）、前記基板２０又は７０から離間する前記ＡＳＩＣ２６又は７７の前面２０ｓ又は６０ｓ上に配設されている。

図６から更に理解されるように、前記電気−光コンバータ２８又は光−電気コンバータ６８を接続するための二つのそれぞれの接着面３０又は７０が前記基板２０又は７０の前記前面２０ｓ又は６０ｓ上に配置されており、具体的には、前記基板２０又は６０内に組み込まれ、又は、注入されている。

図７に図示されているように、前記光導波管１０は、包囲ハウジング１４によって、前記基板２０又は６０上に物理的に配置することができ、具体的には、固定することができる。ここでは、前記導波管１０をこのハウジング１４に導入するためのガイドを設けると有利であり、これによって、組み付け中において、導波管１０を前記電気−光コンバータ２８又は光−電気コンバータ６８に対してアラインメントする作業が容易になる。或いは、このガイドを前記装置自身に対して固定することも可能である。

図４Ａ〜７の第１実施例と異なり、信号処理および増幅のために設けられている前記ＡＳＩＣ２６又は６６を前記基板２０又は６０内に完全に又は十分に埋設することも可能であり、具体的には、図８の第２実施例から明らかなように接着することも可能である。

前記ＡＳＩＣ２６又は６６の高さはここでは前記基板２０又は６０の高さよりも幾分小さく、これにより、前記ＡＳＩＣ２６又は６６は実質的に前記基板２０又は６０の平面に配置されているのに対して、その表面は前記基板２０又は６０の表面に対して僅かに前記ノッチ２４又は６４内に陥没している。

前記ＡＳＩＣ２６又は６６の高さが前記基板２０又は６０の高さと実質的に等しい場合は、前記ＡＳＩＣ２６又は６６は前記基板２０又は６０の平面に配置されることになる。

図８のこの実施例によれば、前記電気−光コンバータ２８または光−電気コンバータ６８は、前記基板２０又は６０の前記前面２０ｓ又は６０ｓ上に配設され、それにより、前記送信又は受信方向１２は、前記前面２０ｓ又は６０ｓに対して実質的に垂直となり、同時に前記コンバータ２８又は６８の光開口部は前記光導波管１０又は光ファイバの方向に向くことになる。

図８の第２実施例と僅かに異なり、図９の第３実施例による前記電気−光コンバータ２８または光−電気コンバータ６８は、前記基板２０又は６０の前記前面２０ｓ又は６０ｓ上でのそのサイズに対応する凹部３８又は７８内に配設することができる。

前記ＡＳＩＣ２６又は６６の高さはここでは前記基板２０又は６０の高さよりも幾分小さく、これにより、前記ＡＳＩＣ２６又は６６は実質的に前記基板２０又は６０の平面に配置されているのに対して、その表面は前記基板２０又は６０の表面に対して僅かに前記ノッチ２４又は６４内に陥没している。

前記ＡＳＩＣ２６又は６６の高さが前記基板２０又は６０の高さと実質的に等しい場合は、前記ＡＳＩＣ２６又は６６は前記基板２０又は６０の平面に配置されることになる。

図９のこの実施例によれば、前記電気−光コンバータ２８または光−電気コンバータ６８は、前記送信又は受信方向１２が前記前面２０ｓ又は６０ｓに対して実質的に垂直となり、同時に前記コンバータ２８又は６８の光開口部が前記光導波管１０又は光ファイバの方向に向くことになるようにアラインメントされている。

図８の第２実施例と図９の第３実施例と僅かに異なり、図１０の第４実施例による前記電気−光コンバータ２８または光−電気コンバータ６８と前記ＡＳＩＣ２６又は６６とを前記基板２０又は６０内に完全に又は十分に埋設され、又は配置することができる。

前記ＡＳＩＣ２６又は６６の高さは、前記基板２０又は６０の高さよりも幾分小さく、これにより、前記ＡＳＩＣ２６又は６６は実質的に前記基板２０又は６０の平面に配置されているのに対して、その表面は前記基板２０又は６０の表面に対して僅かに前記ノッチ２４又は６４内に陥没している。

前記ＡＳＩＣ２６又は６６の高さが前記基板２０又は６０の高さと実質的に等しい場合は、前記ＡＳＩＣ２６又は６６は前記基板２０又は６０の平面に配置されることになる。

図１０の実施例によれば、前記電気−光コンバータ２８の光出力または光−電気コンバータ６８の光入力は、前記基板２０又は６０の前記前面２０ｓ又は６０ｓ上のドリル穴又は光基板として構成された光出口３２又は７２によってアクセス可能である。

前記基板２０又は６０の前記前面２０ｓ又は６０ｓ上の前記開口部３２は、図１０において、この埋設された電気−光コンバータ２８または光−電気コンバータ６８の送信又は受信方向１２が前記前面２０ｓ又は６０ｓに対して実質的に垂直となるように、即ち、前記コンバータ２８又は６８の光開口部が前記光導波管１０又は前記光ファイバの方向１２に向くようにアラインメントされている。

１０ 導波管
１２ 導波管１０の軸心方向
１４ ハウジング
２０ 送信側基板、具体的には、送信側プリント回路基板
２０ｓ 送信側基板２０の前面
２２ 送信側接点端子
２４ 送信側回路２６を組み込むための送信側ノッチ
２６ 送信側回路、具体的には、送信側特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、たとえば、送信側カスタムチップ
２８ 電気−光コンバータ、具体的には、アクティブ光送信装置
３０ 電気−光コンバータ２８の接続面
３２ 送信側光出口
３８ 電気−光コンバータ２８を組み込むための送信側凹部
６０ 受信側基板、具体的には、受信側プリント回路基板
６０ｓ 受信側プリント回路基板６０の前面
６２ 受信側接点端子
６４ 受信側回路６６を組み込むための受信側ノッチ
６６ 受信側回路、具体的には、受信側特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、たとえば、受信側カスタムチップ
６８ 光−電気コンバータ、具体的には、アクティブ光受信装置
７０ 光−電気コンバータ６８の接続面
７２ 受信側光出口
７８ 光−電気コンバータ６８を組み込むための受信側凹部
１００ 送信側装置（＝図４Ａ−図７の第１実施例）
１００’ 送信側装置（＝図８の第２実施例）
１００” 送信側装置（＝図９の第３実施例）
１００”’ 送信側装置（＝図１０の第４実施例）
１４０ 受信側装置（＝図４Ａ−図７の第１実施例）
１４０’ 受信装置（＝図８の第２実施例）
１４０” 受信側装置（＝図９の第３実施例）
１４０”’ 受信側装置（＝図１０の第４実施例）
ＡＳＩＣ 回路、具体的には、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、たとえばカスタムチップ（＝図１および図２の従来技術）
ＨＡ ブラケット（図２の従来技術）
ＳＩ 光信号（図１および図２の従来技術）
ＵＳ 偏向ミラー（図１の従来技術）
ＷＡ 光コンバータ（図１および図２の従来技術）
ＷＬ 光導波管（図１および図２の従来技術）

Claims (10)

1. 少なくとも１つの導波管（１０）へ光信号をカップリングする装置（１００；１００’；１００”；１００”’）であって、当該装置（１００；１００’；１００”；１００”’）が、送信側接点端子（２２）から来る信号に基づいて少なくとも１つの電気−光コンバータ（２８）を制御する少なくとも１つの送信側回路（２６）を有し、当該コンバータが前記光信号を前記導波管（１０）の軸心（１２）の方向に送信し、前記送信側回路（２６）が、前記送信側接点端子（２２）を備える送信側基板（２０）の平面に実質的に配設されるものにおいて、
   前記回路（２６）の厚さは、前記基板（２０）の厚さと実質的に等しく、
   前記基板（２０）は、前記回路（２６）を組み込むためのノッチ（２４）を備え、
   前記ノッチ（２４）は、前記基板（２０）の厚さ方向に延在する面のうちの１つの面である前面（２０ｓ）に向かって開口するとともに、前記ノッチ（２４）に前記回路（２６）を組み込んだときに、前記回路（２６）の厚さ方向に延在する面のうちの１つの面である回路前面と、前記基板（２０）の前記前面（２０ｓ）と、が実質的に同一平面となる大きさで形成されており、
   前記コンバータ（２８）を固定するための少なくとも１つの接続面（３０）が、前記基板（２０）の前記前面（２０ｓ）上に配設されていることを特徴とする装置。
2. 少なくとも１つの導波管（１０）からの光信号を少なくとも１つの光−電気コンバータ（６８）へデカップリングするための装置（１４０；１４０’；１４０”；１４０”’）であって、前記コンバータが、前記光信号を前記導波管（１０）の軸心（１２）の方向から受信し、それらを電気信号として少なくとも１つの受信側回路（６６）に送信し、これらの到来電気信号を処理してそれらを受信側接点端子（６２）へと出力し、前記受信側回路（６６）が、前記受信側接点端子（６２）を備える受信側基板（６０）の平面に実質的に配設されるものにおいて、
   前記回路（６６）の厚さは、前記基板（６０）の厚さと実質的に等しく、
   前記基板（６０）は、前記回路（６６）を組み込むためのノッチ（６４）を備え、
   前記ノッチ（６４）は、前記基板（６０）の厚さ方向に延在する面のうちの１つの面である前面（６０ｓ）に向かって開口するとともに、前記ノッチ（６４）に前記回路（６６）を組み込んだときに、前記回路（６６）の厚さ方向に延在する面のうちの１つの面である回路前面と、前記基板（６０）の前記前面（６０ｓ）と、が実質的に同一平面となる大きさで形成されており、
   前記コンバータ（６８）を固定するための少なくとも１つの接続面（７０）が、前記基板（６０）の前記前面（６０ｓ）上に配設されていることを特徴とする装置。
3. 前記ノッチ（２４；６４）は、前記基板（２０；６０）に埋設されている請求項１または２に記載の装置。
4. 前記コンバータ（２８；６８）は、前記基板（２０；６０）および／又は前記回路（２６；６６）の前記前面（２０ｓ；６０ｓ）に対して同一平面となるようには当接しない請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記基板（２０；６０）は、前記コンバータ（２８；６８）を組み込むための凹部（３８；７８）を備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記コンバータ（２８；６８）が実質的に同一平面となる態様で当接するように、前記凹部（３８；７８）は、前記基板（２０；６０）の前記前面（２０ｓ；６０ｓ）上に設けられている請求項５に記載の装置。
7. 前記凹部（３８；７８）は、前記コンバータ（２８；６８）が前記基板（２０；４０）に埋設されるように配置され、光信号のための少なくとも１つの出口が、前記基板（２０；６０）の前記前面（２０ｓ；６０ｓ）において前記コンバータ（２８；６８）と前記導波管（１０）との間に設けられている請求項５に記載の装置。
8. 前記導波管（１０）は、包囲ハウジング（１４）によって、前記コンバータ（２８；６８）に対して割り当て可能である請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記導波管（１０）を前記コンバータ（２８；６８）に対してアラインメントするための少なくとも１つのガイドが、前記ハウジング（１４）および／又は前記装置（１００；１００’；１００”；１００”’；１４０；１４０’；１４０”；１４０”’）の内部に配設されている請求項８に記載の装置。
10. 前記電気−光コンバータ（２８）は、少なくとも１つのレーザであり、および／又は、
    前記光−電気コンバータ（６８）は、少なくとも１つのダイオードであり、および／又は
    前記回路（２６；６６）は、少なくとも１つの特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）である請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。

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