JP5102550B2

JP5102550B2 - 光導波路保持部材及び光トランシーバ

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Publication number: JP5102550B2
Application number: JP2007184448A
Authority: JP
Inventors: 雅裕濱崎
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2027-07-13
Also published as: JP2009020426A; US20090016734A1; US7665911B2

Description

本発明は、電気信号と光信号との変換を行う光トランシーバのプリント基板に実装され
る光導波路保持部材と、この光導波路保持部材を用いた光トランシーバに関する。

従来より、高速、大容量の通信網や通信制御機器等の発達により光ファイバによる通信が主流となっている。例えばオフィスや家庭に設置された情報端末等にも光ファイバによりインターネット等の通信網を接続して信号の送受信が行われている。パソコンや周辺機器と光ファイバ（外部光ファイバ）の接続部には、電気信号と光信号を双方向に変換可能な光トランシーバが用いられている。このような光トランシーバは、外部光ファイバと光電変換素子との間に形成される光導波路を備える（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−０５１２７１号公報

上述のような光トランシーバは、光電変換素子が配設されるプリント基板の上に、光導波路を保持するための光導波路保持部材を備える。このような光導波路保持部材として、光ファイバのクラッド層の材料で構成されるモールド成形品が用いられる場合は、光導波路を形成するための溝や、外部光ファイバとの接続部が一体成形される。そして、この一体成形された溝内にコア部材を注入することによって光ファイバが形成され、この光ファイバが光導波路として用いられる。

このように、モールド成形した溝にコア部材を形成するため、外部光ファイバの接続方向又は接続位置の自由度に制約があった。

また、モールド成形における成形肉厚の限界により、光導波路の高密度化に制約が生じる可能性があった。

そこで、本発明は、光導波路に光ファイバを配設することにより、外部光ファイバとの接続における自由度を向上させるとともに、さらなる高密度化を可能とする光導波路保持部材及び光トランシーバを提供することを目的とする。

本発明の一局面の光導波路保持部材は、電気信号と光信号との変換を行う光トランシーバのプリント基板に実装され、外部光ファイバと前記プリント基板に実装又は形成される光電変換素子との間の光導波路を保持する光導波路保持部材であって、前記プリント基板に実装され、略９０度湾曲した上面を有する筐体と、前記筐体の前記上面の湾曲方向における一端側に形成され、前記光導波路の第１端を前記光電変換素子の受発光部に光学的に接続する第１接続部と、前記筐体の前記上面の湾曲方向における他端側に形成され、前記光導波路の第２端を前記外部光ファイバに光学的に接続する第２接続部と、前記光導波路の第１端及び第２端の間に配設され、光導波路を形成する光ファイバと、前記光ファイバを前記第１端側で保持する第１ホルダと、前記光ファイバを前記第２端側で保持する第２ホルダとを備え、前記筐体は、前記第１ホルダ及び前記第２ホルダにそれぞれ対応して凹んだ第１係合部及び第２係合部を有し、前記第１係合部には素子側レンズが形成され、前記第２係合部にはファイバ側レンズが形成されており、前記光ファイバは、一端に前記第１ホルダが接続されるとともに、他端に前記第２ホルダが接続され、前記第１ホルダ及び前記第２ホルダに両端が保持された状態で、前記第１ホルダ及び前記第２ホルダをそれぞれ前記第１係合部及び前記第２係合部で前記第１接続部及び前記第２接続部に係合させることにより、前記筐体に取り付けられ、前記光ファイバが前記筐体に取り付けられた状態において、前記光ファイバの前記一端は前記素子側レンズに対向し、前記光ファイバの前記他端は前記ファイバ側レンズに対向する。

また、前記光ファイバは、光信号の送信用及び受信用にそれぞれ複数並列に配設されており、前記第１ホルダ及び前記第２ホルダは、送信用及び受信用の光ファイバを別々に保持するように分割されていてもよい。

また、前記第１ホルダ及び前記第２ホルダは複数段積層されており、各段の第１ホルダ及び第２ホルダにより複数段の光ファイバの各段が保持されてもよい。

また、前記複数段積層された第２ホルダは、複数段のうちの少なくとも一部の段における前記外部光ファイバの接続方向又は接続位置が、他の段における接続方向又は接続位置と異なってもよい。

また、前記第１接続部及び前記第２接続部に、当該第１接続部及び前記第２接続部と一体成形されるレンズを備えてもよい。

本発明の一局面の光トランシーバは、前記光電変換素子が実装又は形成されるプリント基板と、前記いずれかの光導波路保持部材とを備える。

本発明によれば、光導波路に光ファイバを配設することにより、外部光ファイバとの接続における自由度を向上させるとともに、さらなる高密度化を可能とする光導波路保持部材及び光トランシーバを提供できるという特有の効果が得られる。

以下、本発明の光導波路保持部材及び光トランシーバを適用した実施の形態について説明する。

図１は、本実施の形態の光導波路保持部材及び光トランシーバを示す図であり、（ａ）は全体を示す斜視図、（ｂ）はプリント基板のみを示す斜視図である。

本実施の形態の光トランシーバ１０は、プリント基板１１の上に実装される光導波路保持部材１２を備える。この光導波路保持部材１２はプリント基板１１に接着される。

プリント基板１１は、ガラスエポキシ樹脂製の基板に図示しない銅配線を形成したものである。このプリント基板１１には、図１（ｂ）に示すように、光電変換素子１３が形成される。光電変換素子１３は、図示しない銅配線及びコネクタを介して外部回路と接続される。なお、光電変換素子１３は受発光部１３Ａがプリント基板１１の上面と略同一面上に位置するように形成されるが、説明の便宜上、その輪郭を図１（ｂ）では実線で示す。

光導波路保持部材１２は、クラッド材料としての機能を有するオレフィン系の樹脂で構成され、略９０度湾曲した上面１２Ａに、光ファイバ１４を保持する素子側ホルダ１５及びファイバ側ホルダ１６が取り付けられる。

図２は、本実施の形態の光導波路保持部材の構成を示す図であり、（ａ）は素子側ホルダ１５及びファイバ側ホルダ１６と光ファイバ１４との接続関係を示す図、（ｂ）は光導波路保持部材１２の筐体を示す図、（ｃ）は光導波路保持部材１２の筐体を底面及び背面側から示す図、（ｄ）は素子側ホルダ１５及びファイバ側ホルダ１６を示す図である。

図２（ａ）に示すように、光ファイバ１４の両端は、素子側ホルダ１５及びファイバ側ホルダ１６にそれぞれ保持される。

また、図２（ｂ）に示すように、光導波路保持部材１２の筐体には、素子側ホルダ１５を係合させるための係合部１２Ｂが一体形成されている。この係合部１２Ｂには、素子側レンズ１２Ｃが一体成形される（底面及び背面側の構成については図２（ｃ）参照）。

また、導波路保持部材１２の筐体には、ファイバ側ホルダ１６を係合させるための係合部１２Ｄが一体形成されている。この係合部１２Ｄには、レンズ保持部１２Ｅ及びファイバ側レンズ１２Ｆが一体成形される（底面及び背面側の構成については図２（ｃ）参照）。外部光ファイバは、背面側からレンズ保持部１２Ｅに対向するように導波路保持部材１２に接続される。これにより、外部光ファイバは、レンズ保持部１２Ｅに光学的に接続される。

なお、光導波路保持部材１２は、背面側に接続される外部光ファイバと、底面側に配設される光電変換素子１３との間で光信号の送受信を行うための光導波路を保持する部材である。すなわち、ここに示す光導波路保持部材１２は、光導波路を構成する光ファイバ１４を略９０度湾曲させるための部材である。このため、上面１２Ａは略９０度湾曲している。

光ファイバ１４は、素子側ホルダ１５及びファイバ側ホルダ１６に両端が保持された状態で、素子側ホルダ１５及びファイバ側ホルダ１６を係合部１２Ｂ及び１２Ｄに係合させることにより、光導波路保持部材１２の筐体に取り付けられる。

素子側レンズ１２Ｃは、例えば、直径が０．２ｍｍ程度であり、導波路保持部材１２がプリント基板１１に接着された状態において、光電変換素子１３の受発光部１３Ａと光ファイバ１４との間を光学的に接続する部材としての機能を有するレンズである。

光ファイバ１４と光電変換素子１３の受発光部１３Ａとの間には、例えば５００μｍ程度の空隙があるが、光ファイバ１４から放出される光信号は、素子側レンズ１２Ｃで集光され、光電変換素子１３の受発光部１３Ａに入射する。また、逆方向についても同様である。

なお、ここでは、受発光部１３Ａとして記載するが、実際には、図１（ｂ）に示す一対の光電変換素子１３のうちの一方が光信号を受信して電気信号に変換するための光電変換素子であり、こちらの光電変換素子には受光部が形成される。また、図１（ｂ）に示す一対の光電変換素子１３のうちの他方は電気信号を光信号に変換して発信するための光電変換素子であり、こちらの光電変換素子には発光部が形成される。ここでは、特に両者を区別せず、光電変換素子１３及び受発光部１３Ａと示す。

また、ファイバ側レンズ１２Ｆは、直径が０．２ｍｍ程度であり、導波路保持部材１２がプリント基板１１に接着された状態において、図示しない外部光ファイバと光ファイバ１４との間を光学的に接続する部材としての機能を有するレンズである。

このファイバ側レンズ１２Ｆは、レンズ保持部１２Ｅによって保持される。光ファイバ１４とファイバ側レンズ１２Ｆとの間、及び、ファイバ側レンズ１２Ｆと外部光ファイバとの間には、それぞれ、例えば５００μｍ程度の空隙があるが、光ファイバ１４から放出される光信号は、ファイバ側レンズ１２Ｆで集光され、外部光ファイバに入射する。また、逆方向についても同様である。

図２（ｄ）に示すように、素子側ホルダ１５及びファイバ側ホルダ１６には、光ファイバ１４を挿通させるための孔部１５ａ及び１６ａが形成されており、これらの孔部１５ａ及び１６ａを貫通した光ファイバ１４の両端は、上述した素子側ホルダ１５及びファイバ側ホルダ１６により、それぞれ素子側レンズ１２Ｃ及びファイバ側レンズ１２Ｆに対向するように保持される。

なお、素子側ホルダ１５及びファイバ側ホルダ１６は、光ファイバ１４を保持した状態で光導波路保持部材１２の係合部１２Ｂ及び１２Ｄに係合される。

以上のように、本実施の形態の光導波路保持部材１２によれば、所定の長さに切断した通常の光ファイバ１４の両端を素子側ホルダ１５及びファイバ側ホルダ１６に保持させた状態で取り付けるので、製造が容易であり、光導波路保持部材１２に対する光ファイバ１４の位置決めを従来よりも簡単に行うことができる。また、これらの部材の位置決め精度を向上させることにより、従来のように一体成形された溝にコア部材を注入する場合に比べて、光ファイバ１４の位置決め精度を容易に向上させることができる。

図３は、本実施の形態の変形例の光導波路保持部材及び光トランシーバの構造を示す図である。この変形例の光トランシーバ１０は、素子側ホルダ及びファイバ側ホルダが２段積層されている。すなわち、素子側ホルダ１５Ａ及びファイバ側ホルダ１６Ａに光ファイバ１４Ａが保持され、素子側ホルダ１５Ｂ及びファイバ側ホルダ１６Ｂに光ファイバ１４Ｂが保持されている。このように、光ファイバ１４Ａ及び１４Ｂが２段配設されている。

本実施の形態の光導波路保持部材１２は、光導波路に通常の光ファイバ１４Ａ及び１４Ｂを用い、その両端を素子側ホルダ１５Ａ及び１５Ｂとファイバ側ホルダ１６Ａ及び１６Ｂとに保持させた状態で光導波路保持部材１２の筐体に取り付けるように構成されているため、図３に示すように、２段の素子側ホルダ１５１５Ａ及び１５Ｂとファイバ側ホルダ１６Ａ及び１６Ｂとを用いて光ファイバ１４Ａ及び１４Ｂを２段積層させる光導波路保持部材１２を容易かつ高精度に実現することができる。なお、積層する段数は、３段以上であってもよい。

図４は、本実施の形態の変形例の光導波路保持部材及び光トランシーバの構造を示す図である。この変形例の光トランシーバ１０は、図３に示すファイバ側ホルダ１６Ｂの取り付け方を変形させたものである。ファイバ側ホルダ１６Ｂは、上段（１６Ａ）と下段（１６Ｂ）とで図３に示すように平行ではなく、互いに角度を有するように取り付けられている。なお、図４には示さないが、レンズ保持部１２Ｅの形状は、互いに角度を有する上段及び下段のファイバ側ホルダ１６Ａ、１６Ｂによって保持される光ファイバ１４Ａ及び１４Ｂと、レンズ保持部１２Ｅに一体形成されるファイバ側レンズ１２Ｆが光学的に接続するように形成されている。

このように光ファイバ１４を複数段積層させる構造の場合に、外部光ファイバの接続方向及び接続位置を容易に任意の角度及び位置に設定することができ、上段と下段への外部光ファイバの接続が容易になる。

図５及び図６は、本実施の形態の変形例の光導波路保持部材及び光トランシーバの構造を示す図である。この変形例の光トランシーバ１０は、図３に示すファイバ側ホルダ１６Ｂの取り付け方を変形させたものである。ファイバ側ホルダ１６Ｂは、上段（１６Ａ）と下段（１６Ｂ）とで図３に示すように同一方向（光導波路保持部材１２の背面の方向）ではなく、互いに角度を有し、光導波路保持部材１２の側面の方向を向くように取り付けられている。

なお、以上では、光導波路保持部材１２は、略９０度湾曲した上面１２Ａを有し、光ファイバ１４によって光導波路の向きが９０度変えられる形態について説明したが、光導波路保持部材１２の背面の角度を任意に調節することにより（すなわち、係合部１２Ｄ及び
レンズ保持部１２Ｅの設置角度を任意に変更した形状の光導波路保持部材１２を作製することにより）、外部光ファイバの任意の取り付け角度を実現することができる。

また、以上では、プリント基板１１に光電変換素子１３が形成されている形態について説明したが、プリント基板１１とは別に作成された光電変換素子１３を実装するように構成してもよい。

以上、本発明の例示的な実施の形態の光導波路保持部材及び光トランシーバについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

本実施の形態の光導波路保持部材及び光トランシーバを示す図であり、（ａ）は全体を示す斜視図、（ｂ）はプリント基板のみを示す斜視図である。本実施の形態の光導波路保持部材の構成を示す図であり、（ａ）は素子側ホルダ及びファイバ側ホルダと光ファイバとの接続関係を示す図、（ｂ）は光導波路保持部材の筐体を示す図、（ｃ）は光導波路保持部材の筐体を底面及び背面側から示す図、（ｄ）は素子側ホルダ及びファイバ側ホルダを示す図である。本実施の形態の変形例の光導波路保持部材及び光トランシーバの構造を示す図である。本実施の形態の変形例の光導波路保持部材及び光トランシーバの構造を示す図である。本実施の形態の変形例の光導波路保持部材及び光トランシーバの構造を示す図である。本実施の形態の変形例の光導波路保持部材及び光トランシーバの構造を示す図である。

符号の説明

１０光トランシーバ
１１プリント基板
１２光導波路保持部材
１２Ａ上面
１２Ｂ、１２Ｄ係合部
１２Ｃ素子側レンズ
１２Ｅレンズ保持部
１２Ｆファイバ側レンズ
１３光電変換素子
１３Ａ受発光部
１４光ファイバ
１５素子側ホルダ
１５ａ、１６ａ孔部
１６ファイバ側ホルダ

Claims

電気信号と光信号との変換を行う光トランシーバのプリント基板に実装され、外部光ファイバと前記プリント基板に実装又は形成される光電変換素子との間の光導波路を保持する光導波路保持部材であって、
前記プリント基板に実装され、略９０度湾曲した上面を有する筐体と、
前記筐体の前記上面の湾曲方向における一端側に形成され、前記光導波路の第１端を前記光電変換素子の受発光部に光学的に接続する第１接続部と、
前記筐体の前記上面の湾曲方向における他端側に形成され、前記光導波路の第２端を前記外部光ファイバに光学的に接続する第２接続部と、
前記光導波路の第１端及び第２端の間に配設され、光導波路を形成する光ファイバと、
前記光ファイバを前記第１端側で保持する第１ホルダと、
前記光ファイバを前記第２端側で保持する第２ホルダと
を備え、前記筐体は、前記第１ホルダ及び前記第２ホルダにそれぞれ対応して凹んだ第１係合部及び第２係合部を有し、前記第１係合部には素子側レンズが形成され、前記第２係合部にはファイバ側レンズが形成されており、前記光ファイバは、一端に前記第１ホルダが接続されるとともに、他端に前記第２ホルダが接続され、前記第１ホルダ及び前記第２ホルダに両端が保持された状態で、前記第１ホルダ及び前記第２ホルダをそれぞれ前記第１係合部及び前記第２係合部で前記第１接続部及び前記第２接続部に係合させることにより、前記筐体に取り付けられ、前記光ファイバが前記筐体に取り付けられた状態において、前記光ファイバの前記一端は前記素子側レンズに対向し、前記光ファイバの前記他端は前記ファイバ側レンズに対向する光導波路保持部材。
前記光ファイバは、光信号の送信用及び受信用にそれぞれ複数並列に配設されており、前記第１ホルダ及び前記第２ホルダは、送信用及び受信用の光ファイバを別々に保持するように分割されている、請求項１に記載の光導波路保持部材。
前記第１ホルダ及び前記第２ホルダは複数段積層されており、各段の第１ホルダ及び第２ホルダにより複数段の光ファイバの各段が保持されており、各段の前記第２ホルダは、互いに角度を有するように取り付けられている、請求項１又は２に記載の光導波路保持部材。
前記複数段積層された第２ホルダは、複数段のうちの少なくとも一部の段における前記外部光ファイバの接続方向又は接続位置が、他の段における接続方向又は接続位置と異なる、請求項３に記載の光導波路保持部材。
前記第１接続部及び前記第２接続部に、当該第１接続部及び前記第２接続部と一体成形されるレンズを備える、請求項１乃至４のいずれかの項に記載の光導波路保持部材。
前記光電変換素子が実装又は形成されるプリント基板と、
請求項１乃至５のいずれかの項に記載の光導波路保持部材と
を備える光トランシーバ。