WO2017138468A1 - 光モジュール及びそれを搭載した光通信用基板 - Google Patents

光モジュール及びそれを搭載した光通信用基板 Download PDF

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WO2017138468A1
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optical
optical module
fiber
optical fiber
reel portion
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Inventor
淳 潮田
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日本電気株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/46—Processes or apparatus adapted for installing or repairing optical fibres or optical cables

Definitions

  • the present invention relates to an optical module and an optical communication substrate on which the optical module is mounted, and more particularly to an optical module that can accommodate an extra length of an optical fiber and an optical communication substrate on which the optical module is mounted.
  • An optical communication module is a key device of an optical network system, and with the increase in the speed and capacity of the system, there is a demand for downsizing and speeding up of the optical communication module.
  • digital coherent communication using multi-level phase modulation is generally used as a means for solving an increase in capacity of an optical communication system, and a transceiver for digital coherent communication is also required to be fast and downsized.
  • optical modules such as two laser light sources, an optical modulator, an optical receiver module, and a photodiode are used in the product. These optical modules are fixed on a substrate, and the optical modules are connected by an optical fiber. When an optical fiber from one optical module is connected to an optical fiber from another optical module, the two optical fibers are connected to each other by an optical fiber splice (fused connection or mechanical connection) to function as a product.
  • optical fiber splice fused connection or mechanical connection
  • the digital coherent transceiver 10 includes a transmission ITLA 11 (Integrable Tunable Laser Assembly), an optical fiber 12, an optical fiber 15, an extra length fiber 13, an LN (LiNbO 3 ) modulator 14, on a substrate 20 such as a PCB (Print Circuit Board).
  • a photodiode 17, a reception ITLA 18, and an optical reception module 19 are mounted.
  • FIG. 14 is a plan view illustrating a path for transmitting light from the digital coherent transceiver 10
  • FIG. 15 is a plan view illustrating a path for the digital coherent transceiver 10 to receive.
  • 14 and 15 are examples of a package structure that can accommodate an optical fiber and an optical fiber wiring on the digital coherent transceiver 10 when the optical fiber is accommodated by the structure.
  • FIG. 14 shows a route for transmitting light from the digital coherent transceiver 10, that is, routing of optical fiber wiring.
  • the optical fiber 12 (broken line) from the transmission ITLA 11 circulates the circulation route (solid line) a plurality of times at point A to secure the extra length fiber 13.
  • the route on the broken line side is taken at point B. That is, an optical fiber is connected to the input side of the LN modulator separately from the extra length fiber 13, and the two optical fibers are spliced near the point B.
  • the spliced and integrated fiber 15 is indicated by a broken line.
  • the output 16 (broken line) from the LN modulator 14 takes the circulation route (solid line) again at the point C, circulates by the excess length fiber, and then turns to the broken line side route at the point D from the optical output unit 21. The light was taken out to the outside.
  • FIG. 15 shows a route of received light, that is, routing of optical fiber wiring.
  • the optical fiber 23 (broken line) from the light input unit 22 is routed around the light circulation route 24 (solid line) at point A.
  • the optical fiber 23 is spliced with the optical fiber 25 connected to the input portion of the photodiode 17.
  • the optical fiber 23 is connected to the photodiode 17 through a broken line route from the point B.
  • the optical fiber 26 (broken line) from the photodiode 17 is led again to the light circulation route 24 (solid line) at point C, and after being circulated a plurality of times, is spliced with the optical fiber 27 on the optical receiver side.
  • the photodiode 17 photoelectrically converts only a part of the received light in order to monitor the power of the received light.
  • the optical fiber is introduced into the optical receiving module 19 through a broken line route at point E.
  • local light that interferes with signal light is required on the receiving side.
  • the local light is generated by the reception ITLA 28, and the generated local light is spliced to the optical fiber connected to the optical receiving module 19 after having circulated the circulation route (solid line) at a point D a plurality of times.
  • the point is introduced into the optical receiving module 19 through a broken line route.
  • a polarizing beam splitter (PBS: Polarizing Beam Splitter, not shown) is mounted inside the optical receiving module 19, but in the PBS external mounting type, the PBS is connected to the optical fiber before the optical receiver. An optical fiber will be connected.
  • PBS Polarizing Beam Splitter
  • Optical fiber taking into account re-splicing due to wiring between modules (the optical fiber is not bent sharply, so it is necessary to allow more space than the arrangement interval of parts), connection work (splice), and re-working, etc. Is set longer than the interval between the optical modules. This is the extra length.
  • the optical fiber needs to be drawn straight out from the optical component, and since it is bent after being drawn straight out, it needs a margin.
  • a surplus length that should be called a working length for fusing on a splice jig in the splice process is also required.
  • the length of the fiber taken out to the outside is mostly defined by the product, and a certain length may be used as an extra length for adjusting the length.
  • the optical transmission module of Patent Document 1 is provided with notches on both side surfaces of a substrate on which optical components are mounted, and an extra length portion of an optical fiber that connects some of the optical components is wound around this notch and fixed.
  • the optical fiber can be accommodated in the housing without using a fixture, and a space that is not occupied by the optical fiber is formed above and below the substrate, so that it is possible to easily secure a space for mounting electronic components and a heat radiation space.
  • Patent Document 2 describes an optical fiber type photoelectric switch in which an optical fiber is attached to a main body that houses an amplifier and a light emitting / receiving element.
  • the main body is formed into a reel shape, and an optical fiber is wound around the outer periphery of the main body with a curvature that does not decrease the light transmittance. This eliminates the need to cut the optical fiber to an arbitrary length.
  • Patent Document 3 is a mounting arrangement of an optical component in which optical fibers are connected by a splice tube via a surplus length processing section on a photoelectric circuit board, and the surplus length processing section is cylindrical and has an optical amplification therein. Space is saved by arranging parts.
  • Patent Document 1 an extra length of an optical fiber that connects some optical components to each other is wound around a notch and fixed, so that the optical fiber is drawn in a spiral shape close to the substrate.
  • the optical fiber is wound not by individual optical components such as a light emitting diode, a phototransistor, and an amplifier unit, but by a main body on which the optical components are mounted.
  • Patent Documents 1 and 2 also have a problem that the product failure such as the disconnection of the optical fiber as described above and the flow of air from the air cooling fan for cooling the product are hindered.
  • an optical amplification component is provided on a photoelectric circuit board, and a surplus length processing portion is provided in a cylindrical shape around the optical amplification component, but there is a gap between the surplus length processing portion and the optical amplification component. It takes up a minute.
  • An object of the present invention is to solve the above-described problems and provide an optical module that can save space when an extra length processing unit is provided around the optical module and an optical communication substrate on which the optical module is mounted.
  • the present invention is an optical module characterized in that at least a part of the outer circumference constitutes a reel portion around which an extra length optical fiber comes into contact.
  • the present invention also provides an optical communication substrate on which the optical module is mounted.
  • the present invention when an extra length processing section is provided around the optical module, it can be formed in a space-saving manner.
  • (A) is a side view of the optical module 100 of the 1st Embodiment of this invention
  • (b) is a perspective view.
  • (A) is a side view of another optical module 200 of the first embodiment of the present invention
  • (b) is a perspective view.
  • It is a top view which shows the path
  • FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows other embodiment of this invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing a light path for transmitting light from an associated digital coherent transceiver 10. It is a top view which shows the path
  • (First embodiment) 1A and 1B are a side view and a perspective view, respectively, showing an optical module 100 according to a first embodiment of the present invention.
  • the optical module 100 is assumed to be an optical receiving module, and has a butterfly structure in which the lead wire 102 is drawn from the side surface of the package of the optical module 100.
  • the optical module 100 has two opposite surfaces on which the lead wires 102 are arranged, and a semi-cylindrical recess is provided in the upper part of the two surfaces. This recess forms a fiber winding reel 101. It is desirable to provide the depression at the upper part of the side surface of the optical module 100 so as not to contact the substrate on which the optical module 100 is mounted.
  • the optical fiber may be abbreviated as a fiber
  • the fiber winding reel may be abbreviated as a reel.
  • the reel unit 101 is formed on each of two opposing surfaces of the optical module 100.
  • the distance between the two reel units 101 is such that the bending radius is greater than or equal to the minimum bending radius of the optical fiber when the optical fiber is wound.
  • the dimension of the optical module 100 is set so that the distance between the two reel portions 101 is equal to or greater than the minimum bending radius.
  • the size of the recess of the reel unit 101 (here, the radius of the cylindrical shape) is adjusted by the diameter of the optical fiber to be accommodated and the necessary number of windings.
  • the optical module 100 of the present embodiment has a structure in which the side where the outer periphery of the lead wire 102 is provided is formed into a reel shape, and an extra length optical fiber can be wound around the periphery.
  • the reel unit 101 has a shape that follows the circular shape of the optical fiber, that is, a curved surface, in order to prevent damage when the optical fiber is wound. Since the outer periphery itself of the optical module 100 has a fiber housing structure, there is no space between the extra length processing portion and the optical amplification component as in Patent Document 3, which saves space.
  • the reel unit 101 is provided when the optical module 100 is manufactured, or is formed by removing the side surface of the package. Since the LN modulator is also a similar butterfly type package, it can be similarly handled by providing a storage structure similar to that shown in FIG.
  • the reel portion 101 is formed only on the two surfaces where the lead wires 102 are present.
  • a recess (fiber winding reel 104) along the bend of the fiber may also be formed on the surface where there is no lead wire 102 (the surface visible in the foreground in FIG. 1 and the surface hidden behind). That is, as shown in FIG. 12, the reel unit 104 may be formed over the entire package side surface of the optical module 100. In this way, the extra length fiber can be stored so as not to protrude outside the optical module 100 when viewed from above the substrate.
  • FIG. 2 shows an example in which a fiber winding reel unit 201 is provided in an optical module 200 that is an ITLA having no lead wire and a butterfly structure.
  • 2A is a side view
  • FIG. 2B is a perspective view.
  • an optical fiber 203 is connected to the ITLA.
  • the upper part of the side surface of the optical module 200 that is not the input / output unit of the optical fiber 203 is formed into a reel winding shape.
  • the reel unit 201 serves as an extra-length fiber housing unit.
  • a reel portion may be provided in the same manner as the optical module 200.
  • FIG. 3 and 4 are plan views for explaining the digital coherent transceiver 30 using the optical module having the optical fiber accommodation function according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a route for transmitting light from the digital coherent transceiver 30, that is, routing of optical fiber wiring.
  • FIG. 4 shows a route through which the digital coherent transceiver 30 receives light, that is, routing of optical fiber wiring.
  • the digital coherent transceiver 30 includes a transmission ITLA 31, optical fibers 312, 423, 313, 45, extra length fiber 313 ′, extra length fiber 314, and an LN (LiNbO 3 ) modulator on a substrate 25 such as a PCB (Print Circuit Board). 34, a photodiode 37, a reception ITLA 308, an optical reception module 309, and the like are mounted.
  • the optical fiber 312 (broken line) connected to the output end of the transmission ITLA 31 is connected to the LN modulator 34 by a fiber splice, but the reel unit 201 (fiber) provided on the outer periphery of the package of the optical reception module 309 disposed in the middle.
  • the extra length processing is performed in the accommodating portion. That is, the optical fiber 312 (broken line) from the transmission ITLA 31 is wound around the reel unit 201 of the optical receiving module 309 and is in close contact with the reel unit 201, and the circulation route (solid line) is performed once or a plurality of times (for the necessary extra length). ) Rotate to secure the extra length fiber 313 ′.
  • This extra length fiber 313 'and the fiber from the LN modulator 34 are spliced at the A' point.
  • the reason for splicing at the point A ′ between the transmission ITLA 31 and the LN modulator 34 is that the extra fiber lengths of both the transmission ITLA 31 and the LN modulator 34 can be secured.
  • the extra length of the optical fiber from the LN modulator 34 to the outside of the digital coherent transceiver 30 is stored in a reel unit 201 ′ provided on the outer periphery of the package of the reception ITLA 308.
  • the loop route (solid line) around which the optical fiber 313 (broken line) from the LN modulator 34 is wound around the fiber winding reel 201 ′ of the reception ITLA 308 at the point B ′ is one or more times (for the necessary extra length).
  • Rotate to secure extra length fiber 314 (solid line) After the extra length processing is performed by the reception ITLA 308, the optical fiber is output from the optical output unit 321 to the outside of the digital coherent transceiver 30.
  • the optical receiver module 309 naturally does not contribute to transmission in terms of signal processing. However, since the optical reception module 309 is located between the transmission ITLA 31 and the LN modulator 34, it contributes to extra length processing on the transmission side. Similarly, the reception ITLA 308 contributes to the extra length processing on the transmission side.
  • FIG. 4 is a plan view showing optical fiber routing when the optical module of the present embodiment is applied to the digital coherent transceiver receiver side.
  • the optical fiber 423 (broken line) connected to the optical input unit 42 is guided to the reception ITLA 308 side at the point A ′, and extra length processing is performed by the reel unit 201 ′ provided on the outer periphery of the package of the reception ITLA 308. Thereafter, the fiber is spliced to the fiber connected to the photodiode 37 via the point B ′.
  • the optical fiber 423 emitted from the photodiode 37 is spliced with the fiber connected to the optical reception module 309, but is processed by the transmission ITLA 31 positioned on the path from the photodiode 37 to the optical reception module 309. Further, the local light is output from the reception ITLA 308, and the optical fiber 45 on which the local light is mounted passes through the substrate on the side of the photodiode 37 and is directly spliced to the optical reception module 309. The extra
  • the fiber is routed with a large round along the outermost side of the substrate. Then, when the re-splicing is performed, the re-splicing can be performed only at a predetermined interval so that the route for turning the fiber is matched, which may become unnecessarily long.
  • the extra length is wound around the outer periphery of the optical module, so that the extra length is not unnecessarily increased. Depending on the dimensions of the optical module to be wound and the thickness of the fiber, the length of the extra length of this embodiment is shorter than that of FIGS. There is no shortage.
  • the optical module 100 having a butterfly package as shown in FIG. 1 is not used.
  • a butterfly type package may be arranged at a place where the extra length processing is desired. In that case, the extra length processing may be performed by the reel unit 101.
  • a digital coherent transceiver In the above embodiment, the case of applying to a digital coherent transceiver has been described. However, it can also be applied to CFP (100G Form-factor Pluggable) transceivers, CFP2 transceivers, and CFP4 transceivers.
  • CFP 100G Form-factor Pluggable
  • a plurality of optical components are mounted on a substrate, and an optical fiber that connects a part of these optical components is used for extra length processing for an optical transmission module that is housed in a casing together with the substrate. Can do.
  • the minimum bending radius of the optical fiber is defined. In FIGS. 1 and 2, the size of the portion where the reel portions 101 and 201 are provided is the same as the package size. However, depending on the minimum bending radius of the optical fiber, as shown in FIG. 5, only the reel portion 401 may be projected beyond the other portions of the optical module package.
  • the side surface of a normal optical module package is a flat surface without a curved surface for wrapping the fiber as shown in FIGS. Therefore, a package with a curved side surface is custom-ordered or the outer periphery of a normal package is cut.
  • a U-shaped or B-shaped shape (in the shape of a U-shape in FIG. 6) is provided on the side of a normal optical module package, and a curved surface is provided on the side.
  • the additional overhanging reel unit 601 may be added by bonding or the like. Although the additional overhang reel 601 is a separate part and takes time and effort to bond, the package itself can be planar.
  • the minimum curvature varies depending on the fiber type. It is preferable that the extra length can be processed even with a fiber having a large minimum curvature radius.
  • an additional overhanging reel section that has the same curved surface and can be inserted in close contact with the curved surface of the package as shown in FIG. 7 outside the curved surface of the package of FIGS. 701 is added by bonding or the like. Since the width of the package is increased, even a fiber having a large minimum radius of curvature can be wound.
  • FIG. 8 a package shaped like a podium as shown in FIG. 8 can be used.
  • the reel unit 801 is the part that hits the shoulder. This is simpler and easier to manufacture than the hollow shape as shown in FIGS.
  • FIG. 9 shows an example in which the curved surface has two steps. It is easy to wind the optical fiber multiple times. 3 and 4 described above, both the extra length fiber on the reception side and the extra length fiber on the transmission side are processed by the same reception ITLA 308, which is effective in such a case. For example, if the receiving side extra length fiber is wound on the upper stage and the transmitting side extra length fiber is wound on the lower stage, the winding process becomes easier.
  • the reel portion 1001 around which the fiber is wound is inclined upward as viewed from the substrate on which the optical module is mounted. Even if the mounted optical transmission / reception device is inclined or subjected to vibration, the wound extra length fiber is difficult to come off.
  • the reel unit 1001 is inclined on both the side where the extra length fiber enters and the side where it exits.
  • the reel unit 1001 is inclined upward from the end toward the center of the optical module. In this way, the curvature at the place where the extra length fiber enters (exits) is relaxed.
  • the slope is provided on both the entering side and the exiting side, but it may be provided only on one side, for example, on the side where the fiber is wound around the optical module from the substrate.
  • a fiber winding reel section 106 is formed on at least a part of the outer periphery of the optical module 105, and the extra length optical fiber 300 comes into contact with the recess of the reel section 101 and winds.
  • the splice performed in the above-described embodiment may be either a fusion connection or a mechanical connection.
  • Appendix 1 An optical module characterized in that at least a part of the outer periphery constitutes a reel portion around which an extra length optical fiber comes into contact.
  • Appendix 2 The optical module according to appendix 1, wherein the reel portion is formed so as to protrude outward from other portions of the optical module.
  • Appendix 3 The optical module according to appendix 1 or 2, wherein the dimension of the optical module is set such that a bending radius is equal to or greater than a minimum bending radius when the optical fiber is wound around the reel portion.
  • (Appendix 4) The optical module according to any one of appendices 1 to 3, wherein the reel portion has a shape along the shape of the optical fiber.
  • (Appendix 5) The optical module according to any one of appendices 1 to 4, wherein a second reel portion having an overhang is provided outside the overhanging reel portion on an outer periphery of the reel portion.
  • (Appendix 6) The optical module according to appendix 5, wherein the second reel portion is provided as a separate component from the optical module.
  • (Appendix 7) The optical module according to any one of appendices 1 to 6, wherein the reel unit is provided in a plurality of stages in the vertical direction.

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Abstract

本発明の目的は、光モジュールの周囲に余長処理部を設ける場合に省スペースにできる光モジュールを提供することである。本発明の光モジュールは、外周の少なくとも一部が、余長の光ファイバが接触して巻き付くリール部を構成していることを特徴としている。

Description

光モジュール及びそれを搭載した光通信用基板
　本発明は、光モジュールとそれを搭載した光通信用基板に関し、特に光ファイバの余長を収納できる光モジュールとそれを搭載した光通信用基板に関する。
　近年、通信トラフィックの急激な増加により、伝送容量の拡大が必要となっている。光通信モジュールは光ネットワークシステムのキーデバイスであり、システムの高速・大容量化に伴い、光通信モジュールの小型化・高速化が求められている。また、光通信システムの大容量化を解決する手段として多値位相変調を利用したデジタルコヒーレント通信が一般的となっており、デジタルコヒーレント通信用のトランシーバについても高速かつ小型化が求められている。
　代表的なデジタルコヒーレント通信用のトランシーバでは、製品内部にレーザ光源2個、光変調器、光受信モジュール、フォトダイオード、などといった光モジュールが使用される。これらの光モジュールは基板上に固定され、光モジュール間を光ファイバで接続する。ある光モジュールから出た光ファイバを別の光モジュールから出た光ファイバと接続する場合、２つの光ファイバを光ファイバスプライス（融着接続やメカニカルな接続）により相互に接続し製品として機能させる。
　図１４と図１５を用いて関連するデジタルコヒーレントトランシーバ１０の例を示す。デジタルコヒーレントトランシーバ１０は、PCB（Print Circuit Board）等の基板２０上に、送信ITLA１１（Integrable Tunable Laser Assembly）、光ファイバ１２、光ファイバ１５、余長ファイバ１３、LN（LiNbO3）変調器１４、フォトダイオード１７、受信ITLA１８、光受信モジュール１９を搭載している。図１４はデジタルコヒーレントトランシーバ１０から光を送信する経路を示す平面図であり、図１５はデジタルコヒーレントトランシーバ１０が受信する経路を示す平面図である。
　図１４、１５は光ファイバを収容できるようにするパッケージ構造と、その構造により光ファイバを収容したときのデジタルコヒーレントトランシーバ１０上で光ファイバの配線を行った例である。
　図１４はデジタルコヒーレントトランシーバ１０から光を送信する経路つまり光ファイバ配線の引き回しを示している。光ファイバを収容するスペースを確保するため、送信ITLA１１からの光ファイバ１２（破線）がA点で周回ルート（実線）を複数回周回させ余長ファイバ１３を確保する。そのあとLN変調器１４側のファイバ（破線）とスプライスを行って接続したのち、B点で破線側のルートをとる。つまりLN変調器の入力側には余長ファイバ１３とは別に光ファイバが接続されていて、この２つの光ファイバをB点近くでスプライスする。スプライスして一体となったファイバ１５を破線で示している。
その後、LN変調器１４からの出力１６（破線）はC点で再び周回ルート（実線）をとり、余長ファイバ分だけ周回したのちD点で破線側ルートとなるようにして光出力部２１から外部に光を取り出していた。
　図１５は受信する光の経路つまり光ファイバ配線の引き回しを示している。光入力部２２からの光ファイバ２３（破線）はA点で光の周回ルート２４（実線）を引き回される。この引き回しによって、デジタルコヒーレントトランシーバ１０の外部に取り出す光ファイバの長さに応じて調整する余長ができる。このあと光ファイバ２３はフォトダイオード１７の入力部に接続された光ファイバ２５とスプライスされる。これにより光ファイバ２３はB点から破線のルートを通りフォトダイオード１７へ接続される。フォトダイオード１７からの光ファイバ２６（破線）は、C点で再び光の周回ルート２４（実線）へと導かれ、複数回周回したのち光レシーバ側の光ファイバ２７とスプライスされる。なおフォトダイオード１７は受信光のパワーをモニタするために受信光の一部だけを光電変換するものである。光ファイバはE点で破線のルートを通り光受信モジュール１９へと導入される。さらに受信側では、信号光と干渉させる局発光が必要である。局発光は受信ITLA２８で発生され、発生した局発光はD点で周回ルート（実線）を複数回周回したのち光受信モジュール１９に接続された光ファイバとスプライスされこれによって、受信した光は、F点で破線のルートを通り光受信モジュール１９へと導入される。
　図１５では、偏光ビームスプリッタ（PBS：Polarizing Beam Splitter、不図示）を光受信モジュール１９の内部に実装しているが、PBS外部実装型では、光レシーバの前に光ファイバで接続されたPBSへ光ファイバを接続することとなる。
　実際のデジタルコヒーレントトランシーバは送信および受信の機能を兼ね備えているため、光ファイバは図１４と図１５を複合したデジタルコヒーレントトランシーバ１０に収容する必要がある。
　モジュール間の引き回し（光ファイバは急激に曲げられないので部品の配置間隔よりも余裕を持たせる必要がある）や、接続作業（スプライス）やそのやり直し等による再スプライス等を考慮して、光ファイバは光モジュール間の配置間隔よりも長く取っておく。これが余長である。光ファイバは光部品から真っ直ぐに引き出す必要があり、真っ直ぐ引き出してから曲げるのでその分余裕が必要である。またスプライス工程でスプライス治具に乗せて融着するためのワーキング長とでもいうべき余長も必要となる。また、外部に取り出すファイバの長さが製品によって規定されていることが殆どであり、その長さ調節のために、ある程度を余長として持つこともある。
　しかしトランシーバの小型化要求のため、現状では、基板上に余長となる光ファイバを収容する十分なスペースが確保しにくい。この光ファイバ余長は、再スプライスが必要となるケースも想定し、予め必要な余長を確保しておく必要があるため、その分光ファイバの長さに余裕を持たせて製品内部に格納しておく必要もある。
　またこれまで、光ファイバの余長部分については、PCB基板上を、各部品を避けるようにむき出しの状態で幾重にも引き回されることが多い。それにより、光ファイバの断線といった製品故障や、製品を冷やすための空冷ファンからの風の流れを阻害し製品冷却性能の低下を誘発するケースもあった。
　特許文献１の光伝送モジュールは、光部品を搭載した基板の両側面に切り欠きを設け、一部の光部品同士を接続する光ファイバの余長部をこの切り欠きに巻き付けて固定する。固定金具を使わずに光ファイバを筐体内に収納でき、しかも基板の上方と下方に光ファイバが占有しないスペースができるため、電子部品の搭載スペースや放熱スペースを容易に確保できるとしている。
　特許文献２には、アンプ、発・受光素子を収納した本体に光ファイバを装着した光ファイバ式光電スイッチが記載されている。本体をリール形にし、光の透過率が低下しない程度の曲率で光ファイバを本体外周に巻き付けている。このようにすると、光ファイバを切断して任意の長さにする必要がなくなるとしている。
　特許文献３は、光電気回路基板上の余長処理部を経由して光ファイバ同士をスプライスチューブで接続した光部品の実装配置であり、余長処理部は円筒状で、その内部に光増幅部品を配置して省スペース化している。
特開２００４－２８７１８４号公報 特開昭６０－１１８８０４号公報 特開平７－６３９２６号公報
　特許文献１では、一部の光部品同士を接続する光ファイバの余長部を切り欠きに巻き付けて固定するので、光ファイバは基板と近い大きさのらせん状に引き回される。また特許文献２で光ファイバを巻き付けるのは発光ダイオード、フォトトランジスタ、アンプ部等の個々の光部品ではなく、光部品を実装した本体である。そのため特許文献１、２においても上述のような、光ファイバの断線といった製品故障や、製品を冷やすための空冷ファンからの風の流れを阻害するという問題点がある。
　また特許文献３では、光電気回路基板上に光増幅部品を設けその周囲に円筒状に余長処理部を設けているが、余長処理部と光増幅部品の間には隙間があり、その分スペースを取ってしまう。
　本発明の目的は、以上述べた問題点を解決し、光モジュールの周囲に余長処理部を設ける場合に省スペースにできる光モジュールとそれを搭載した光通信用基板を提供することである。
　本発明は、外周の少なくとも一部が、余長の光ファイバが接触して巻き付くリール部を構成していることを特徴とした光モジュールである。また本発明はその光モジュールを搭載した光通信用基板である。
　本発明によれば、光モジュールの周囲に余長処理部を設ける場合に省スペースに形成できる。
（ａ）は本発明の第１の実施形態の光モジュール１００の側面図、（ｂ）は斜視図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態の別の光モジュール２００の側面図、（ｂ）は斜視図である。 本発明の第１実施形態の光モジュールを用いたデジタルコヒーレントトランシーバ３０から光を送信する光の経路を示す平面図である。 本発明の第１実施形態の光モジュールを用いたデジタルコヒーレントトランシーバ３０が光を受信する光の経路を示す平面図である。 本発明の他の実施形態を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態を示す斜視図である。 本発明の更に他の実施形態を示す斜視図である。 関連するデジタルコヒーレントトランシーバ１０から光を送信する光の経路を示す平面図である。 関連するデジタルコヒーレントトランシーバ１０が受信する光の経路を示す平面図である。
（第１の実施形態）
　図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明の第１の実施形態の光モジュール１００を示す側面図と斜視図である。光モジュール１００は光受信モジュールを想定しており、リード線１０２が光モジュール１００のパッケージの側面から引き出されているバタフライ構造となっている。光モジュール１００のリード線１０２が並んでいる面が相対して２つあり、２つの面上部に半円筒形状の窪みを設けている。この窪みがファイバ巻き付け用リール部１０１を形成している。光モジュール１００を実装している基板に接触しないよう、窪みは光モジュール１００の側面の上部に設けることが望ましい。なお以下では光ファイバをファイバ、ファイバ巻き付け用リール部をリール部と略称することがある。
　リール部１０１は光モジュール１００の対向する二つの面にそれぞれ形成するが、２つのリール部１０１の間の距離は、光ファイバを巻き付けたときに曲げ半径がその光ファイバの最小曲げ半径以上になるように設定する。つまり２つのリール部１０１の間の距離が最小曲げ半径以上になるように光モジュール１００の寸法を設定する。またリール部１０１の窪みの大きさ（ここでは円筒形の半径）は、収容する光ファイバの径と必要な巻き付け回数によって調整する。本実施形態の光モジュール１００はその外周のリード線１０２のある側をリール形状にしてその周囲に余長の光ファイバを巻き付けることができる構造である。リール部１０１は光ファイバを巻き付けるときの損傷を防ぐため光ファイバの円形の形状に沿う形状つまり曲面としている。光モジュール１００の外周自体をファイバ収容構造としているために、特許文献３のように余長処理部と光増幅部品の間に隙間ができることがなく省スペースである。リール部１０１は光モジュール１００のパッケージ製造時に設けるか、パッケージの側面を除去して形成する。LN変調器も同様のバタフライ型パッケージであるため、側面部分に図１と同様の収納構造を設けることで、同様に対応できる。
　なお図１ではリード線１０２がある二つの面にだけリール部１０１が形成されている。しかしリード線１０２がない面（図１で手前に見えている面と後側に隠れている面）にもファイバの曲がりに沿った窪み（ファイバ巻き付け用リール部１０４）を形成してもよい。つまり図１２に示すように、光モジュール１００のパッケージ側面全周に渡ってリール部１０４を形成してもよい。このようにすると、基板の上方から見て余長ファイバを光モジュール１００の外側にはみ出さないように収納することができる。
　図２はリード線がなくバタフライ構造ではないITLAである光モジュール２００にファイバ巻き付け用リール部２０１を設けた例である。図２（ａ）が側面図、（ｂ）が斜視図である。図２に示す通り、ITLAには光ファイバ２０３が接続される。光ファイバ２０３と余長光ファイバが接触しないよう、光モジュール２００の側面のうち光ファイバ２０３の入出力部ではない側面の上部をリール巻き付け形状にし、そこをリール部２０１とする。リール部２０１が余長ファイバの収容部となる。
　なお、バタフライ型パッケージには余長ファイバとは別の光ファイバが接続される場合もありうるが、光モジュール２００と同様にしてリール部を設ければよい。
　図３、図４は本発明の第１実施形態の光ファイバ収容機能を持つ光モジュールを用いたデジタルコヒーレントトランシーバ３０を説明するための平面図である。図３はデジタルコヒーレントトランシーバ３０から光を送信する経路つまり光ファイバ配線の引き回しを示す。図４はデジタルコヒーレントトランシーバ３０が光を受信する経路つまり光ファイバ配線の引き回しを示す。
　デジタルコヒーレントトランシーバ３０は、PCB（Print Circuit Board）等の基板２５上に、送信ITLA３１、光ファイバ３１２、４２３、３１３、４５、余長ファイバ３１３’、余長ファイバ３１４、LN（LiNbO3）変調器３４、フォトダイオード３７、受信ITLA３０８、光受信モジュール３０９等を搭載している。
　送信ITLA３１の出力端に接続された光ファイバ３１２（破線）はLN変調器３４とファイバスプライスにより接続されるが、途中に配置した光受信モジュール３０９のパッケージの外周に設けられたリール部２０１（ファイバ収容部）で余長処理される。つまり送信ITLA３１からの光ファイバ３１２（破線）が、光受信モジュール３０９のリール部２０１に巻き付いて、リール部２０１に密着して周回ルート（実線）を１回あるいは複数回（必要な余長の分）周回させ、余長ファイバ３１３’を確保する。この余長ファイバ３１３’とLN変調器３４からのファイバとがA’点でスプライスされる。送信ITLA３１とLN変調器３４の間にあるA’点でスプライスするのは、送信ITLA３１とLN変調器３４双方のファイバ余長を確保できるためである。
　さらに、LN変調器３４からデジタルコヒーレントトランシーバ３０外部への光ファイバは、その余長を受信ITLA３０８のパッケージの外周に設けられたリール部２０１’に収納している。つまりLN変調器３４からの光ファイバ３１３（破線）がB’点で受信ITLA３０８のファイバ巻き付け用リール部２０１’に巻き付く周回ルート（実線）を１回あるいは複数回（必要な余長の分）周回させ、余長ファイバ３１４（実線）を確保する。受信ITLA３０８で余長処理したあと、光ファイバは光出力部３２１からデジタルコヒーレントトランシーバ３０外に出力される。光受信モジュール３０９は信号処理面では当然ながら送信には寄与しない。しかし光受信モジュール３０９は送信ITLA３１とLN変調器３４の間に位置しているので、送信側の余長処理に寄与している。受信ITLA３０８も同様に送信側の余長処理に寄与している。
　図４はデジタルコヒーレントトランシーバ受信器側に本実施形態の光モジュールを適用した場合の光ファイバの引き回しを示す平面図である。光入力部４２に接続された光ファイバ４２３（破線）はA’点で受信ITLA３０８側へと導かれ、受信ITLA３０８のパッケージの外周に設けたリール部２０１’で余長処理を行う。このあと、B’点を経てフォトダイオード３７に接続されたファイバとスプライスされる。フォトダイオード３７から出た光ファイバ４２３は光受信モジュール３０９に接続されたファイバとスプライスされるが、フォトダイオード３７から光受信モジュール３０９への経路上に位置する送信ITLA３１で余長処理される。また局発光は受信ITLA３０８から出力され、局発光を乗せた光ファイバ４５は、フォトダイオード３７の脇の基板上を通り、光受信モジュール３０９へと直接スプライスされるため、送信ITLA３１の光収容部にて余長処理される。
　これまで基板上を光ファイバ余長に応じて複数周回引き回す必要があり、基板上を大量の光ファイバがむき出しの状態となっていたが、個々の光モジュールをつなぐ最小限のファイバの引き回しを行うだけで余長光ファイバを収容可能となった。図１４、１５あるいは特許文献１，２では、ファイバを基板の最外辺に沿った大きな周回で引き回す。すると再スプライスしたときにファイバを這わせるルートが合うように、決められた間隔でしか再スプライスができず不必要に長くなってしまうことがある。しかし本実施形態では光モジュール外周に巻き付けて余長処理するので、余長が不必要に長くなることがない。また巻き付ける光モジュールの寸法とファイバの太さによっては、本実施形態の余長の長さは、図１４、１５あるいは特許文献１，２のそれに比べて短くなるが、極端に短くならない限り余長が不足することはない。
　なお、図３、４では図１のようなバタフライ型パッケージの光モジュール１００は用いていない。しかし基板２５上の光モジュールの配置によっては余長処理したい場所にバタフライ型パッケージが配置されることがあり、その場合はそのリール部１０１で余長処理すればよい。
　上記実施形態ではデジタルコヒーレントトランシーバに適用する場合について説明した。しかしCFP（100G Form-factor Pluggable）トランシーバ、CFP2トランシーバ、CFP4トランシーバについても適用できる。本実施形態は、一般に、基板に光部品を複数個搭載し、これら光部品の一部同士を接続する光ファイバを、上記基板と共に筐体内に収納した光伝送モジュールについての余長処理に用いることができる。
（他の実施形態）
　光ファイバは最小曲げ半径が規定されており、図１、２ではリール部１０１、２０１を設けた部分のサイズはパッケージサイズと同じである。しかし光ファイバの最小曲げ半径に応じて、図５に示すように、リール部４０１だけを光モジュール用パッケージのそれ以外の部分よりも張り出すようにしてもよい。
　また通常の光モジュール用パッケージの側面は、図１、２のような、ファイバを巻き付けるための曲面はなく平面である。そのため側面が曲面形状のパッケージを特注するか通常のパッケージの外周を削ることになる。それを避けるためには、図６に斜視図を示すように、通常の光モジュール用パッケージの側面にコの字かロの字形状（図６ではコの字形状）でしかも側面に曲面を設けた追加張り出しリール部６０１を接着等で追加するとよい。追加張り出しリール部６０１は別部品になり接着する手間はかかるが、パッケージ自体は平面形状のものを使うことができる。
　ファイバの種類によって最小曲率は異なる。最小曲率半径の大きいファイバでも余長処理できるようにすることが好ましい。そのために、図１、２のパッケージの曲面の外側に、図７に示すように、同形状の曲面を持ちコの字かロの字形状でパッケージの曲面に密着させて挿入できる追加張り出しリール部７０１を接着等で追加する。パッケージの幅が大きくなるので、最小曲率半径が大きいファイバでも巻き付けることができるようになる。
　また図８に示す表彰台のような形状のパッケージを用いることもできる。この場合肩に当たる箇所がリール部８０１である。これは図１、２、６、７のような窪み形状に比べて形状が単純で製造しやすい。
　図９は曲面が２段になっている例である。光ファイバを複数回巻き付けるのが容易である。上述の図３、４では、受信側の余長ファイバと送信側の余長ファイバの両方が同じ受信ITLA３０８で余長処理しており、そのような場合に有効である。例えば上段に受信側の余長ファイバを巻き付け、下段に送信側の余長ファイバを巻き付けるようにすれば、巻き付ける工程が楽になる。
　図１０ではファイバを巻き付けるリール部１００１が、光モジュールを搭載する基板から見て上方に傾斜している。実装している光送受信装置が仮に傾斜したり振動が加わったりしても、巻き付けた余長ファイバが外れにくくなる。
　図１１ではリール部１００１が、余長ファイバが入ってくる側と出て行く側の両方に傾斜がある。リール部１００１は端から中央に向かって光モジュール上方に傾斜している。このようにすると、余長ファイバが入る（出る）箇所での曲率が緩和される。図１１では入る側と出る側の両方に傾斜を設けたが、片方だけ、例えば、ファイバが基板から光モジュールに巻きつく側にだけ設けてもよい。
　図５－１１に述べた実施形態を組み合わせても良いことは明らかである。
　図１２、図１３は本発明の更に他の実施形態である。光モジュール１０５の外周の少なくとも一部にファイバ巻き付け用リール部１０６が形成され、リール部１０１の窪みに余長の光ファイバ３００が接触して巻き付くものである。
　以上述べた実施形態で行うスプライスは融着接続でもメカニカル接続でもどちらでもよい。
　上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
　外周の少なくとも一部が、余長の光ファイバが接触して巻き付くリール部を構成していることを特徴とした光モジュール。
（付記２）
　前記リール部は前記光モジュールの他の部分よりも外側に張り出して形成された付記１に記載の光モジュール。
（付記３）
　前記光モジュールの寸法は、前記光ファイバを前記リール部に巻き付けたときに曲げ半径が最小曲げ半径以上になるように設定する付記１または２に記載の光モジュール。
（付記４）
　前記リール部は前記光ファイバの形状に沿う形状である付記１から３のいずれか一項に記載の光モジュール。
（付記５）
　前記張り出したリール部の外側に、張り出しを有する第２のリール部を前記リール部の外周に設けた付記１から４のいずれか一項に記載の光モジュール。
（付記６）
　前記第２のリール部は前記光モジュールとは別部品として設ける付記５に記載の光モジュール。
（付記７）
　前記リール部を上下に複数段設ける付記１から６のいずれか一項に記載の光モジュール。
（付記８）
　前記リール部は前記光モジュールの端から中央に向かって上方に傾斜している付記１から７のいずれか一項に記載の光モジュール。
（付記９）
　前記リール部は前記光ファイバが巻き付く側に傾斜を備える付記１から８のいずれか一項に記載の光モジュール。
（付記１０）
　前記リール部は前記光部品に接続される光ファイバよりも高い位置に設ける付記１から９のいずれか一項に記載の光モジュール。
（付記１１）
　前記リール部の高さは前記光モジュールの中央部の高さに比べて低く形成する付記１から１０のいずれか一項に記載の光モジュール。
（付記１２）
　前記リール部が前記光モジュールの外周の全周に渡って形成されている付記１から１１のいずれか一項に記載の光モジュール。
（付記１３）
　付記１から１２のいずれか一項に記載の光モジュールを搭載した光通信用基板。
　以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
　この出願は、２０１６年２月８日に出願された日本出願特願２０１６－０２１９５５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１０、３０　　デジタルコヒーレントトランシーバ
　１１、３１　　送信ITLA
　１２、１５、２３、２５、２７、４５、３１２、３１３、４２３　　光ファイバ
　１３、３１３’、３１４　　余長ファイバ
　１４、３４　　LN（LiNbO3）変調器
　１６　　出力
　１７　　フォトダイオード
　１８　　受信ITLA
　１９　　光受信モジュール
　２０、２５　　基板
　２１、３２１　　光出力部
　２２、４２　　光入力部
　２４　　光の周回ルート
　１００、２００、１０５　　光モジュール
　１０１、２０１、２０１’、１０４、１０６　　ファイバ巻き付け用リール部
　１０２　　リード線
　２０３　　光ファイバ

Claims (13)

  1. 　外周の少なくとも一部が、余長の光ファイバが接触して巻き付くリール部を構成していることを特徴とした光モジュール。
  2. 　前記リール部は前記光モジュールの他の部分よりも外側に張り出して形成された請求項１に記載の光モジュール。
  3. 　前記光モジュールの寸法は、前記光ファイバを前記リール部に巻き付けたときに曲げ半径が最小曲げ半径以上になるように設定する請求項１または２に記載の光モジュール。
  4. 　前記リール部は前記光ファイバの形状に沿う形状である請求項１から３のいずれか一項に記載の光モジュール。
  5. 　前記張り出したリール部の外側に、張り出しを有する第２のリール部を前記リール部の外周に設けた請求項１から４のいずれか一項に記載の光モジュール。
  6. 　前記第２のリール部は前記光モジュールとは別部品として設ける請求項５に記載の光モジュール。
  7. 　前記リール部を上下に複数段設ける請求項１から６のいずれか一項に記載の光モジュール。
  8. 　前記リール部は前記光モジュールの端から中央に向かって上方に傾斜している請求項１から７のいずれか一項に記載の光モジュール。
  9. 　前記リール部は前記光ファイバが巻き付く側に傾斜を備える請求項１から８のいずれか一項に記載の光モジュール。
  10. 　前記リール部は前記光部品に接続される光ファイバよりも高い位置に設ける請求項１から９のいずれか一項に記載の光モジュール。
  11. 　前記リール部の高さは前記光モジュールの中央部の高さに比べて低く形成する付記１から１０のいずれか一項に記載の光モジュール。
  12. 　前記リール部が前記光モジュールの外周の全周に渡って形成されている請求項１から１１のいずれか一項に記載の光モジュール。
  13. 　請求項１から１２のいずれか一項に記載の光モジュールを搭載した光通信用基板。
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