JPH08262277A - 並列光インタコネクション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】光／電気変換素子または電気／光変換素子であ
る光素子を含む電子回路および光素子に結合された光フ
ァイバ２を一体に備えた光モジュール１と、光モジュー
ル１を３個以上実装された基板３とを含み、基板３上で
取り扱われる信号を光ファイバ２を介して他の基板３ま
たは他の装置に結合するように構成されている並列イン
タコネクション装置において、光モジュール１の平面図
中での中心を、光モジュール１の各々の実装位置とした
ときに、基板３上に実装された任意の１対の光モジュー
ル１の実装位置を結ぶ線から外れた位置に実装された少
なくともひとつの光モジュール１を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は並列光インタコネクショ
ン装置に関する。より詳細には、本発明は、複数の回路
または装置を、並列な光ファイバにより結合して構成さ
れるシステムで使用できる光インタコネクション装置の
新規な構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年急速に利用が拡大している各種情報
機器の応用分野において、特に、画像あるいは映像を取
り扱うシステムや並列コンピュータ等では、従来に比較
すると桁違いに大量のデータを伝送しなければならな
い。また、このような用途で用いられる大規模なシステ
ムの多くは、製造と保守との両方の事情から、機能別あ
るいは製造単位別に個別に製造された上で、インタコネ
クション装置によって結合されてシステムとして完成す
る。そこで、無誘導で高密度な伝送が可能な光ファイバ
の特徴を活かしたシステムを構築すべく技術開発が進行
している。

【０００３】図４(a) は、メタルワイヤを用いた従来の
インタコネクション装置を含むシステムの典型的な構成
を模式的に示す図である。

【０００４】同図に示すように、この種のシステムは、
ひとつの筐体４の中に多数の平行な基板を収容し、これ
らの基板どうしあるいは外部の他の装置を、筐体の特定
の面（通常は背面）でインタコネクション装置により結
合する。

【０００５】上述のようなインタコネクション装置を光
ファイバを用いて構成した場合、現状では、多くの信号
処理が電気信号で行われているので、光インタコネクシ
ョン装置と電子回路との間で電気／光または光／電気変
換が不可欠になる。実際には光／電気変換または電気／
光変換を行う光素子と光信号の伝送媒体である光ファイ
バとを一体にした光モジュールが生産されており、これ
を電子回路と光ファイバとのインターフェースに使用す
ることが一般的である。更に、実際には、光素子に不可
避に付随する駆動回路や増幅回路等もこの光モジュール
に一体に装備されている。このような光モジュールを用
いることにより、装置の製造現場では光ファイバと光素
子とを結合する際に必要な光軸合わせ等の工程を省略す
ることができ、光システムを効率良く構築することが可
能になる。

【０００６】図４(b) は、上述のような光モジュールを
用いた光インタコネクション装置の典型的な構成を示す
図である。

【０００７】図４(b) に示すように、光インタコネクシ
ョン装置では、各々が光ファイバ２を備えた光モジュー
ル１が、１枚の基板３に多数実装されている。ここで、
光ファイバ２は、通常は基板３の外部へ取り出して使用
されるので、基板の特定の辺の近傍に一列に配置されて
おり、インタコネクションのための光ファイバは特定の
方向に平行に取り出される。尚、実際には、この光ファ
イバ２の図示されていない他端に光コネクタが装着さ
れ、他の基板や装置に実装されたレセプタクルに結合さ
れる。

【０００８】上述のような光モジュールを含むインタコ
ネクション装置は従来から提案されているが、前述のよ
うな大量のデータ伝送に対する要求の高まりや、並列処
理コンピュータ等の新規なアーキテクチャへの適用を考
慮した場合、１枚の基板から取り出される光ファイバの
チャンネル数は1000を越える場合もある。従って、基板
上には非常に多数の光モジュールが実装されることにな
る。

【０００９】このような事態に対して、例えば、複数の
光素子を一体にパッケージングした光素子アレイや、１
本で複数のコアを備えた多芯コアファイバ等が開発され
ている。また、多芯コアファイバを多数内蔵させること
により、1000チャンネルを越えるような光ファイバケー
ブルも開発されている。更に、光ファイバの先端に装着
される光コネクタも、複数の光ファイバの接続端面を２
次元的に配列して物理的な伝送密度を向上させる等、多
くの技術が開発されつつある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】一方、光モジュール
は、前述のように、光素子の他に光素子の駆動回路や増
幅器等の電子回路を内蔵しているが、これらの回路はそ
の動作時に不可避に熱を発生する。このような熱は、単
独の光モジュールではそれほど深刻な問題にはならない
が、１枚の基板に非常に多数の光モジュールが実装され
た場合には全体の発熱量が無視し得ないものとなる。

【００１１】特に、光モジュールで使用されている発光
素子や受光素子は一般に温度特性を有している。このた
め、単独の光モジュールで使用している場合には自然冷
却でも深刻な影響がなかったものが、上記のように他の
多数の光モジュールと共に１枚の基板に実装されて動作
している場合には所期の特性を発揮しなくなる。従っ
て、チャンネル数が非常に多い光インタコネクション装
置を作製する場合に、従来の実装ルールに従って光モジ
ュールの実装数だけを単純に増やすと所期の性能が得ら
れなくなる。

【００１２】具体的には、例えば、図４(b) に示したレ
イアウトで、 250μｍピッチで８本のコアを備えた多芯
コアファイバを備えた光モジュールを 150個用いて、30
cm×30cmの基板上に1200チャンネルのインタコネクショ
ン装置を構成した場合、動作時には、基板の端の１cm×
30cmの領域で48Ｗの発熱が生じる。従って、この領域の
発熱密度は 1.6Ｗ／cm² となり、各種半導体素子の特性
を所期の範囲に維持するためには、高価な高熱伝導材料
や、ヒートシンク等の大型部品を用いて積極的に冷却し
なければならなくなる。

【００１３】そこで、本発明は上記従来技術の問題を解
決し、多チャンネルに対応できる光インタコネクション
装置の新規な構成を提供することをその目的としてい
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に従うと、光／電
気変換素子または電気／光変換素子である光素子を含む
電子回路および該光素子に結合された光ファイバを一体
に備えた光モジュールと、該光モジュールを３個以上実
装された基板とを含み、該基板上で取り扱われる信号を
該光ファイバを介して他の基板または他の装置に結合す
るように構成されているインタコネクション装置におい
て、該光モジュールの各々の実装位置を該光モジュール
の平面図中での中心としたときに、該基板上の任意の１
対の光モジュールの実装位置を結ぶ線から外れた位置に
実装された少なくともひとつの光モジュールを備えるこ
とを特徴とするインタコネクション装置が提供される。

【００１５】

【作用】本発明に係る光インタコネクション装置は、イ
ンタコネクション装置としての機能を維持しつつ、各光
モジュールの発熱に対しても配慮された新規な方法で実
装された光モジュールを備えている。

【００１６】即ち、従来の光インタコネクション装置で
は、光モジュールの実装密度や光ファイバの取り回しの
便宜だけを考えて、発熱源である光モジュールを基板上
の特定箇所、即ち、基板の縁部近傍に集中して配置して
いた。しかしながら、前述のように、このような配列で
は、光モジュールが実装されている縁部で集中的に温度
が上昇するので、光モジュールに対する影響が大きくな
る上に冷却の点でも不利である。一方、熱的な問題だけ
を重視して光モジュールの基板への実装密度を下げる
と、光インタコネクション装置が徒に大型化してしま
う。

【００１７】これに対して、本発明に従うと、その内側
部も含めて基板全体に光モジュールを分散して実装する
ことができるので、局所的な温度上昇が生じることがな
く、また、冷却についても有利である。ただし、光ファ
イバは、メタルワイヤと異なり小さな曲率で曲げること
ができないので、熱的な事情によってのみレイアウトを
決定することはできない。

【００１８】そこで、本発明のひとつの態様によると、
光モジュールは、各光モジュールから延在する光ファイ
バが互いに平行になるように、各、光ファイバの延在方
向に沿って一列に複数の光モジュールが配列される。こ
のようなレイアウトでは、実施例において具体的に後述
するが、主に光ファイバの延在方向とは直角な方向の光
モジュール相互の間隔を広げることができる。

【００１９】即ち、このようなレイアウトでは、基板の
光ファイバ取出し辺から遠い光モジュールの光ファイバ
は、基板の縁部に近い光モジュールの上を通って基板外
部に取り出される。従って、このレイアウトでは、一列
に並んだ光モジュールからでた光ファイバは上下に重な
って基板外部へ取り出される。このようなレイアウト
は、いわゆる２次元アレイ型の光コネクタを用いる場合
に特に好適なレイアウトである。

【００２０】また、上記の配列では、同じ本数の光ファ
イバに対しては、取り出し部において光ファイバの占め
る幅を小さくすることができる。このことは光インタコ
ネクション装置では重要である。即ち図４(b) に示した
ように、この種の装置では、多数の基板を平行に装着
し、これを互いに結合する。ところが、光ファイバは、
メタルワイヤあるいはメタルケーブルと異なり小さな曲
率で曲げることができないので、隣接したインタコネク
ション用光ファイバが物理的に干渉してしまう。これを
避けるためには、例えば、隣接するインタコネクション
装置間では、インタコネクション光ファイバの高さを変
える等する必要があり、取り出し光ファイバ束の幅を小
さくしなければこのような構成は実現できない。

【００２１】一方、本発明の他の態様によると、各光モ
ジュールは、光モジュールから延在する光ファイバが、
互いに平行に、且つ、互いに隣接して配列されるように
レイアウトされる。但し、従来の光インタコネクション
装置と異なり、隣接する光ファイバに接続されている光
モジュールは、光ファイバの延在方向に対して前後にず
らして配置される。

【００２２】このような配列では、光ファイバは、従来
の光インタコネクション装置と同様に、基板の特定の辺
から平行に取り出される。従って、従来から用いられて
いた１次元アレイ型の光コネクタをそのまま使用でき
る。尚、このような配列でも、基板の奥に実装された光
モジュールから延在する光ファイバの下にも他の部材を
実装することができる。従って、基板全体の実装密度が
極端に低下することはない。但し、光ファイバは、基板
の実装面から浮いて配置されるので、これを保持するた
めの何等かの部材を併用することが好ましい。

【００２３】以下、図面を参照して本発明に係る光イン
タコネクション装置をより具体的に説明するが、以下の
開示は本発明の一実施例に過ぎず、本発明の技術的範囲
を何ら限定するものではない。

【００２４】

【実施例】図１は本発明に係る光インタコネクション装
置の具体的な構成例を示す図である。尚、図４に示した
従来の光インタコネクション装置と共通の構成要素には
共通の参照番号を付して詳細な説明を省略している。

【００２５】図１に示すように、この光インタコネクシ
ョン装置では、基板上で、各光モジュール１が、光ファ
イバ２の延在方向に一列に配列されている。また、光モ
ジュール１相互の間隔は十分に広くとられている。図中
に示すように３個の光モジュールを光ファイバの延在方
向に配列させた場合、光ファイバの延在方向と直角な方
向に隣接する他の光モジュールとの間隔を多くとること
ができる。即ち、図４(b) に示した従来のインタコネク
ション装置と比較すると、光モジュール２個分の間隔を
各光モジュールの間にとることができる。従って、基板
上に局所的な高温部が生じることがない。

【００２６】尚、同図には３個の光モジュールしか記載
されていないが、実際には、この配列ルールに従って多
数の光モジュールを実装することができる。また、図中
では各光ファイバは前方の光モジュールの形状に倣って
屈曲しているように描かれているが、実際には殆ど屈曲
することなく基板のエッジまで導くことができる。

【００２７】また、同図に描かれているように、各光モ
ジュール１から延在する光ファイバ２は、基板３の外で
互いに上下に重なっている。従って、光ファイバの接続
端面が２次元に配列される２次元アレイ型の光コネクタ
をこの光ファイバの先端に装着することにより、物理的
な密度が非常に高い光インタコネクション装置を構成す
ることができる。

【００２８】図２は、本発明に係る光インタコネクショ
ン装置の他の具体的な態様を示す図である。

【００２９】図２(a) および図２(b) に示すように、こ
の態様では、それぞれが光ファイバ２の延在方向と直角
に一列に配置された光モジュール１が２列実装されてお
り、隣接する光モジュール１は、互いに光ファイバ２の
延在方向にずれている。

【００３０】ここで、図２(a) に示すレイアウトでは、
光モジュール１は、光ファイバの延在方向の光モジュー
ル自身の長さに相当する分だけずれている。従って、基
板のこの領域の発熱密度は、図４(b) に示した従来例の
場合の約１／２まで低減される。

【００３１】一方、図２(b) に示すレイアウトでは、基
板３全体で、光モジュールによる発熱密度が概ね均一に
なるように、光モジュール１は分散して実装されてい
る。従って、例えば30cm×30cmの基板３に 150個の光モ
ジュールを実装した場合では、図４(b) に示した従来例
の発熱密度が 1.6Ｗ／cm² であったのに対して、 0.053
Ｗ／cm² まで低減される。

【００３２】尚、この態様では、基板３のエッジから遠
い光モジュールから延在している光ファイバが他の光フ
ァイバと整列するように、基板３のエッジ近傍に支持部
材６を設けている。また、この支持部材６は、各光ファ
イバ１を基板の実装面から離隔させる機能も有してい
る。このような支持部材を用いることにより、この基板
１、図４(b) に示した従来の基板と同じように取り扱う
ことができると同時に、基板３上を通る光ファイバの下
にも他の部品を実装することが可能になる。

【００３３】図３は、本発明に係るインタコネクション
装置の更に他の構成例を示す図である。

【００３４】同図に示すように、このインタコネクショ
ン装置では、分散して配置された光モジュール１から延
在する光ファイバ２が、１本のケーブルとして外部へ取
り出される。但し、前述のように、光ファイバ２を小さ
な曲率で曲げることは好ましくないので、各光モジュー
ルは、光ファイバ２の集合位置２ａに向かって傾けて実
装されている。このため、基板上の光ファイバの曲率は
非常に大きく、曲げによる光ファイバの伝送特性への影
響を実質的に排除することができる。

【００３５】上述のような、図１、図２および図３に示
した各種の態様は同時に採用することもでき、この場合
は、極めて高密度であり且つ熱的にも安定したインタコ
ネクション装置を実現することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に従
うと、自身が熱源である一方、温度変化により特性変動
の生じる光モジュールを、１枚の基板に非常に多数実装
することが可能になる。従って、チャンネル数の非常に
多く、且つ、動作が熱的に安定した光インタコネクショ
ン装置を実現することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光インタコネクション装置の具体
的な構成例を示す図である。

【図２】本発明に係る光インタコネクション装置の他の
構成例を示す図である。

【図３】本発明に係る光インタコネクション装置の更に
他の構成例を示す図である。

【図４】従来の光インタコネクション装置の典型的な構
成を示す図である。

【符号の説明】

１・・・光モジュール、 ２・・・光ファイバ、 ３・・・基板、 ４・・・筐体、 ５・・・コネクタ、 ６・・・支持部材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光／電気変換素子または電気／光変換素子
   である光素子を含む電子回路および該光素子に結合され
   た光ファイバを一体に備えた光モジュールと、該光モジ
   ュールを３個以上実装された基板とを含み、該基板上で
   取り扱われる信号を該光ファイバを介して他の基板また
   は他の装置に結合するように構成されている並列インタ
   コネクション装置において、 該光モジュールの平面図中での中心を、該光モジュール
   の各々の実装位置としたときに、該基板上に実装された
   任意の１対の光モジュールの実装位置を結ぶ線から外れ
   た位置に実装された少なくともひとつの光モジュールを
   備えることを特徴とするインタコネクション装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載されたインタコネクション
   装置において、前記光モジュールが複数の光素子を一体
   に備えた光素子アレイを含み、前記光ファイバが前記基
   板の表面と平行な複数のコアをひとつの配列平面上に一
   体に備えた多芯光ファイバであることを特徴とするイン
   タコネクション装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載されたイン
   タコネクション装置において、前記光モジュールの各々
   が各光モジュールから延在する光ファイバが互いに隣接
   して平行になるように実装されていることを特徴とする
   インタコネクション装置。
4. 【請求項４】請求項１から請求項３までの何れか１項に
   記載されたインタコネクション装置において、該光モジ
   ュールから延在する光ファイバの延在方向に一列に配置
   されている少なくとも２個の光モジュールを含むことを
   特徴とするインタコネクション装置。
5. 【請求項５】請求項１から請求項４までの何れか１項に
   記載されたインタコネクション装置において、光モジュ
   ールから延在する光ファイバが該基板の外縁部近傍また
   は該基板外の所定の位置に向かって集合するように、光
   ファイバの延在方向が平行ではなくなるように実装され
   た光モジュールを含むことを特徴とするインタコネクシ
   ョン装置。
6. 【請求項６】請求項１から請求項５までの何れか１項に
   記載されたインタコネクション装置において、該基板の
   実装面から特定の間隔だけ離隔して光ファイバを保持す
   る支持部材を備えることを特徴とするインタコネクショ
   ン装置。