JPS6214759Y2 - - Google Patents
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- JPS6214759Y2 JPS6214759Y2 JP1985142776U JP14277685U JPS6214759Y2 JP S6214759 Y2 JPS6214759 Y2 JP S6214759Y2 JP 1985142776 U JP1985142776 U JP 1985142776U JP 14277685 U JP14277685 U JP 14277685U JP S6214759 Y2 JPS6214759 Y2 JP S6214759Y2
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- Transmitters (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は光中継器の電気−光変換素子を冷却す
る装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a device for cooling an electro-optical conversion element of an optical repeater.
近年、光フアイバーを用いた光通信システムが
実用に供されつつあり、種々の問題点について検
討が加えられている。この種々の問題点のうち、
本考案は光信号発生のための発光素子について述
べる。この発光素子は詳細には電気−光変換素子
であり、各光中継器が光フアイバーケーブルを介
して受信した光信号を一旦電気信号に変換したの
ち、再生のための増幅、等化、識別再生等の処理
を施し、処理済の電気信号を光信号に変換して光
フアイバーケーブルに再送出する際に用いる重要
な素子である。この電気−光変換素子として一般
に半導体レーザダイオード、発光ダイオード等が
用いられる。これらの電気−光変換素子は小形、
高効率、安価、直接変調が容易等いくつかの優れ
た特長を有する。ところが、その信頼性について
みると未だ十分とはいえず、特に半導体レーザダ
イオードの信頼性は非常に低いものと言わざるを
得ない。現状のものでは、室温で推定寿命時間
(光出力レベルが1/2になる時間)は数万時間、70
℃で数千時間という短寿命である。最近は室温で
100万時間との報告もあるが、この場合でも70℃
程度になると数10万時間又はそれ以下になるもの
と思われる。 In recent years, optical communication systems using optical fibers are being put into practical use, and various problems are being investigated. Among these various problems,
The present invention describes a light emitting device for generating optical signals. Specifically, this light emitting element is an electrical-to-optical conversion element, and after each optical repeater converts the optical signal received via the optical fiber cable into an electrical signal, it is amplified, equalized, and identified and reproduced for reproduction. It is an important element used when converting the processed electrical signal into an optical signal and retransmitting it to the optical fiber cable. Generally, a semiconductor laser diode, a light emitting diode, etc. are used as this electro-optical conversion element. These electro-optical conversion elements are small,
It has several excellent features such as high efficiency, low cost, and easy direct modulation. However, its reliability is still not sufficient, and it must be said that the reliability of semiconductor laser diodes in particular is extremely low. The current model has an estimated lifespan of tens of thousands of hours at room temperature (time when the light output level becomes 1/2), or 70 hours.
It has a short lifespan of several thousand hours at ℃. Currently at room temperature
There are reports of 1 million hours, but even in this case the temperature is 70℃.
It is thought that it will take several 100,000 hours or less.
一方、光中継器が柱上あるいは人孔中に設置さ
れることを考えると、それに使用される電気−光
変換素子周辺の温度は、最悪60〜70℃にも達する
ことが予想される。このような最悪条件下では、
該電気−光変換素子の寿命は極端に短くなり、光
中継器の信頼性ひいては光通信システムの信頼性
を極度に低下させることになる。従つて、光フア
イバー自身の細径により空間的多重度が他の伝送
媒体より大であること、電磁誘電による影響を受
けないこと等の優れた利点を有する光通信システ
ムにおいて、それら利点を十分生かすためには、
前述した電気−光変換素子の寿命を実質的に増大
せしめることが重要な課題の1つとなる。 On the other hand, considering that optical repeaters are installed on pillars or in manholes, the temperature around the electrical-to-optical conversion elements used therein is expected to reach 60 to 70 degrees Celsius at worst. Under such worst-case conditions,
The life of the electrical-to-optical conversion element becomes extremely short, and the reliability of the optical repeater and, ultimately, the reliability of the optical communication system is extremely reduced. Therefore, in an optical communication system, which has excellent advantages such as a spatial multiplicity greater than other transmission media due to the small diameter of the optical fiber itself and no influence from electromagnetic dielectricity, these advantages can be fully utilized. In order to
One of the important issues is to substantially increase the lifetime of the above-mentioned electro-optical conversion element.
従つて本考案は、電気−光変換素子の寿命を実
質的に増大せしめる、該電気−光変換素子の冷却
装置について、この一提案を行うことを目的とす
るものである。 Therefore, it is an object of the present invention to propose a cooling device for an electro-optical conversion element that substantially increases the life of the electro-optical conversion element.
上記目的に従い本考案は、一般に光中継器が光
フアイバーケーブルと並行して布線される給電線
より、電力供給されることに着目し、該給電線よ
り電力を取り出すことによつて、電気−光変換素
子の吸熱エネルギーとなし、さらに詳細には、定
電流により給電される光中継器において、定電流
給電線に直接挿入してもその定電流給電に殆ど影
響を与えない低インピーダンスの電気−熱変換素
子、例えばペルチエ効果を有する電気−熱変換素
子をもつて冷却手段とするようにしたことを特徴
とするものである。 In accordance with the above-mentioned objective, the present invention focuses on the fact that optical repeaters are generally supplied with power from a feeder line that is laid in parallel with an optical fiber cable, and by extracting power from the feeder line, the present invention More specifically, in optical repeaters that are powered by constant current, low impedance electricity that has almost no effect on the constant current power supply even if directly inserted into the constant current power supply line. The cooling means is characterized by using a heat conversion element, for example, an electro-thermal conversion element having a Peltier effect.
以下図面に従つて本考案を説明する。 The present invention will be explained below with reference to the drawings.
第1図は光通信システムにおける一般的な給電
方法を説明するためのブロツク図である。本図に
おいて、11および12は端局であり、端局11
および12間に布線された光フアイバーケーブル
13に多数個の光中継器14が所定の間隔で挿入
される。端局11より送出されたデータ光信号あ
るいは音声光信号は各光中継器14において、一
旦電気信号に変換され、増幅、等化、識別再生等
の処理を施したのち再び光信号に変換されて、光
フアイバーケーブル13に送出される。この光信
号への変換を行なうのが、本考案の対象となつて
いる電気−光変換素子(図示せず)である。かく
のごとく、各光中継器14内では種々の電気処理
を施すので、そのための電力供給が必要である。
この電力供給には、端局からの定電流給電、定電
圧給電あるいは各光中継器毎の局部給電等が可能
であるが、各光中継器で使用される電圧のバラツ
キを最も小さくすることができる、定電流給電が
一般的であり、第1図中、15で示す定電流給電
電装置により行われる。定電流給電装置15から
の定電流Iは、給電線16を通して各光中継器1
4に分配される。この分配は、給電線16に挿入
される電圧発生回路17によつて行なわれる。電
圧発生回路17は通常、ツエナーダイオードから
なり、その両端のツエナー電圧をもつて各光中継
器14への電圧印加がなされる。 FIG. 1 is a block diagram for explaining a general power supply method in an optical communication system. In this figure, 11 and 12 are terminal stations, and terminal station 11
A large number of optical repeaters 14 are inserted at predetermined intervals into the optical fiber cable 13 that is wired between the optical fiber cable 13 and the optical fiber cable 12 . A data optical signal or audio optical signal sent from the terminal station 11 is once converted into an electrical signal in each optical repeater 14, and after processing such as amplification, equalization, identification and reproduction, etc., it is converted back into an optical signal. , is sent out to the optical fiber cable 13. An electrical-to-optical conversion element (not shown), which is the object of the present invention, performs the conversion into an optical signal. As described above, various electrical processes are performed within each optical repeater 14, so power supply for that purpose is required.
For this power supply, constant current power supply from the terminal station, constant voltage power supply, or local power supply for each optical repeater is possible, but it is possible to minimize the variation in the voltage used by each optical repeater. Constant current power feeding is common, and is carried out by a constant current power feeding device shown at 15 in FIG. The constant current I from the constant current power supply device 15 is passed through the power supply line 16 to each optical repeater 1.
It is divided into 4. This distribution is performed by a voltage generating circuit 17 inserted into the power supply line 16. The voltage generating circuit 17 is usually composed of a Zener diode, and a voltage is applied to each optical repeater 14 using the Zener voltage at both ends of the Zener diode.
本考案は、給電線16を通して供給される電力
の一部を、電気−光変換素子の冷却のためにも使
用することを意図したものであり、このために
は、その冷却のための装置が、給電線16の電力
給電に支障を及ぼすものであつてはならない。こ
れを満足するものとして、ペルチエ効果形電気−
熱変換素子を挙げることができる。このペルチエ
効果形電気−熱変換素子は、電圧発生回路17と
共に給電線16に直列に挿入されたとしても、定
電流Iを通電するに十分な電流容量を有するのみ
ならず、極めて低いインピーダンスを呈するもの
である。なお、ペルチエ効果形電気−熱変換素子
が、電流の通電によつて一方の面が吸熱面とな
り、他方の面が放熱面となることは周知のとおり
である。 The present invention is intended to use part of the power supplied through the feeder line 16 for cooling the electro-optical conversion element, and for this purpose, a device for cooling the element is required. , it must not interfere with the power supply of the power supply line 16. As something that satisfies this, Peltier effect type electricity
A heat conversion element can be mentioned. Even if this Peltier effect electro-thermal conversion element is inserted in series with the voltage generating circuit 17 into the feeder line 16, it not only has a current capacity sufficient to pass the constant current I, but also exhibits an extremely low impedance. It is something. It is well known that one surface of a Peltier effect electro-thermal conversion element becomes a heat absorption surface and the other surface becomes a heat radiation surface when a current is passed therethrough.
第2図は、第1図における円A内に対し本考案
を適用した場合の構成を示す図である。なお、第
1図と同一の構成要素に対しては同一の参照番号
を付して示す。本図において、10が冷却される
べき電気−光変換素子であり、光信号を電気信号
に変換する光−電気変換素子18ならびに、増
幅、等化、識別再生を行なう処理回路19に接続
している。さて、本考案に基づく冷却手段はペル
チエ効果形の電気−光変換素子であり、図中の2
1で示される。電気−熱変換素子21は、電圧発
生回路17と電気的に直列接続されている。ただ
し、給電線16との接続に際しては、電気−光変
換素子10との接触面が吸熱面22(他方の面は
放熱面23)となるように、極性を設定してお
く。かくして、電気−光変換素子10の温度上昇
は、吸熱面22との接触により抑制され、放熱面
23より外部に発散され、効率よく冷却されるこ
とになる。ここで注意すべきことは、ペルチエ効
果形電気−熱変換素子21の挿入が、既存の光通
信システムに何ら設計変更を要求するものでない
ことから実用価値が十分高い上、さらに冷却能力
も十分であることである。従つて、ペルチエ効果
形電気−熱変換素子21の本来的な冷却機能を利
用するのみならず、その電気特性を十分に活用し
た冷却装置となる。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration when the present invention is applied to the area within circle A in FIG. 1. Note that the same components as in FIG. 1 are designated with the same reference numerals. In this figure, 10 is an electro-optical conversion element to be cooled, which is connected to an optical-electrical conversion element 18 that converts an optical signal into an electric signal, and a processing circuit 19 that performs amplification, equalization, and discrimination/regeneration. There is. Now, the cooling means based on the present invention is a Peltier effect type electric-to-optical conversion element, which is shown in 2 in the figure.
It is indicated by 1. The electrothermal conversion element 21 is electrically connected in series with the voltage generation circuit 17. However, when connecting to the power supply line 16, the polarity is set so that the contact surface with the electro-optical conversion element 10 becomes the heat absorption surface 22 (the other surface is the heat radiation surface 23). In this way, the temperature rise of the electro-optical conversion element 10 is suppressed by contact with the heat absorption surface 22, and is dissipated to the outside through the heat radiation surface 23, thereby being efficiently cooled. What should be noted here is that the insertion of the Peltier effect electro-thermal conversion element 21 does not require any design changes to the existing optical communication system, so it has sufficient practical value, and also has sufficient cooling capacity. It is a certain thing. Therefore, the cooling device not only utilizes the inherent cooling function of the Peltier effect electro-thermal conversion element 21 but also fully utilizes its electrical characteristics.
第2図では、ペルチエ効果形電気−熱変換素子
21と電気−光変換素子10との接続を原理的に
描いただけであり、実際には、その冷却効果を高
めるべく、断面図が第3図の如き構造をとるの好
適である。第3図の構造によれば、電気−光変換
素子10の熱のみを効果的に吸出することができ
る。すなわち、電気−熱変換素子21およびその
吸熱面22に、熱的な接触を良好に、然し電気的
には絶縁して載置される電気−光変換素子10が
一体に、パツケージ31内に収納される。電気−
熱変換素子21の放熱面23は、パツケージ31
の底に対し、熱的な接触は良好に、然し電気的に
は絶縁して接合される。さらに、パツケージ31
の上面にはカバー32が取り付けられ、パツケー
ジ31内は外部に対し気密封止される。このた
め、変換素子21は変換素子10の発熱のみを吸
収することになる。前述した、熱的には良好な接
触をなし電気的には絶縁して接触をなさしめるた
めの部材としては、例えばセラミツクの薄片があ
る。さらに、図中の33はパツケージ31の底か
ら突出する棒であり、パツケージ31の支持棒と
して機能しさらに放熱棒としても機能する。従つ
て、パツケージ31および棒33は一体に金属で
形成されることが望ましい。変換素子10の1の
リード34はパツケージ31に接地し、他のリー
ド35はブツシング36を介して第2図の処理回
路19に至る。変換素子10からの光出力が水平
方向に放射されるならば、パツケージ31の側面
に透明窓(図示せず)が設けられる。その光出力
がもし上方に放射されるならば、カバー32が透
明板で形成される。あるいは、光フアイバーケー
ブル13の一端を、パツケージ31内に引き込ん
でも良い。変換素子21のリード37は、ブツシ
ング38を通して給電線16(第2図)に接続す
る。 In FIG. 2, the connection between the Peltier effect electro-thermal conversion element 21 and the electro-optical conversion element 10 is merely depicted in principle, and in reality, in order to enhance the cooling effect, a cross-sectional view is shown in FIG. 3. It is preferable to take a structure like this. According to the structure shown in FIG. 3, only the heat of the electro-optical conversion element 10 can be effectively extracted. That is, the electro-optical conversion element 10, which is placed on the electro-thermal conversion element 21 and its heat absorption surface 22 in good thermal contact but electrically insulated, is housed integrally in the package 31. be done. Electricity
The heat radiation surface 23 of the heat conversion element 21 is connected to the package 31.
is bonded to the bottom with good thermal contact but electrical isolation. Furthermore, package 31
A cover 32 is attached to the top surface of the package 31, and the inside of the package 31 is hermetically sealed from the outside. Therefore, the conversion element 21 absorbs only the heat generated by the conversion element 10. As the above-mentioned member for making a good thermal contact and an electrically insulating contact, for example, there is a thin piece of ceramic. Further, numeral 33 in the figure is a rod protruding from the bottom of the package 31, which functions as a support rod for the package 31 and also functions as a heat radiation rod. Therefore, it is desirable that the package 31 and the rod 33 be integrally formed of metal. One lead 34 of the conversion element 10 is grounded to the package 31, and the other lead 35 leads to the processing circuit 19 in FIG. 2 via a bushing 36. If the light output from the conversion element 10 is to be emitted horizontally, a transparent window (not shown) is provided on the side of the package 31. If the light output is emitted upwards, the cover 32 is formed of a transparent plate. Alternatively, one end of the optical fiber cable 13 may be drawn into the package 31. Leads 37 of conversion element 21 are connected to feeder line 16 (FIG. 2) through bushings 38.
以上説明したように本考案によれば、比較的単
純な装置で、しかも既存の設備に殆ど変更を加え
ることなく、電気−光変換素子の冷却が可能とな
り、光中継器の寿命を向上せしめることができる
と共に、光通信システムの信頼性を大幅に高める
ことができる。 As explained above, according to the present invention, it is possible to cool the electro-optical conversion element with a relatively simple device and with almost no changes to existing equipment, thereby improving the life of the optical repeater. At the same time, the reliability of the optical communication system can be greatly improved.
第1図は光通信システムにおける一般的な給電
方法を説明するためのブロツク図、第2図は第1
図における円A内に対し本考案を適用した場合の
構成を示す図、第3図は本考案の冷却装置の一構
造例を示す断面図である。
図において、10は電気−光変換素子、11お
よび12は端局、13は光フアイバーケーブル、
14は光中継器、15は給電装置、16は給電
線、17は電圧発生回路、21はペルチエ効果形
電気−熱変換素子、22および23はそれぞれそ
の吸熱面および放熱面、31はパツケージであ
る。
Figure 1 is a block diagram for explaining a general power supply method in an optical communication system, and Figure 2 is a block diagram for explaining a general power supply method in an optical communication system.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the cooling device of the present invention. In the figure, 10 is an electro-optical conversion element, 11 and 12 are terminal stations, 13 is an optical fiber cable,
14 is an optical repeater, 15 is a power supply device, 16 is a power supply line, 17 is a voltage generation circuit, 21 is a Peltier effect electro-thermal conversion element, 22 and 23 are a heat absorption surface and a heat radiation surface thereof, respectively, and 31 is a package. .
Claims (1)
入されるとともに各出力段に電気−光変換素子を
備える複数の光中継器と、 各該光中継器ごとに設けられる電圧発生回路を
介して各該中継器に対し給電を行う給電線とを有
し、ペルチエ効果形電気−熱変換素子を用いて前
記電気−光変換素子を冷却する光通信システムに
おいて、 前記ペルチエ効果形電気−熱変換素子を、前記
電気−光変換素子との接合面が吸熱面となるよう
な極性をもつて、前記給電線に対し直列に接続す
るとともに該電気−光変換素子に接合せしめ、 さらに前記電気−光変換素子と前記ペルチエ効
果形電気−熱変換素子とを一体にパツケージ内に
収納してこれらの素子を気密封止するとともに該
ペルチエ効果形電気−熱変換素子をその放熱面に
おいて該パツケージに接合せしめることを特徴と
する光中継器の電気−光変換素子冷却装置。[Scope of Claim for Utility Model Registration] A plurality of optical repeaters inserted into an optical fiber cable laid between terminal stations and having an electrical-to-optical conversion element at each output stage; and a power supply line that supplies power to each of the repeaters via a voltage generating circuit configured to cool the electro-optical conversion element using a Peltier effect electro-thermal conversion element, the optical communication system comprising: An effect-type electro-thermal conversion element is connected in series to the power supply line and bonded to the electro-optical conversion element, with polarity such that the joint surface with the electro-optical conversion element becomes a heat-absorbing surface. Further, the electro-optical conversion element and the Peltier effect electro-thermal conversion element are housed together in a package, these elements are hermetically sealed, and the Peltier effect electro-thermal conversion element is disposed on its heat dissipation surface. 1. An electro-optical conversion element cooling device for an optical repeater, characterized in that it is joined to the package.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1985142776U JPS6214759Y2 (en) | 1985-09-20 | 1985-09-20 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1985142776U JPS6214759Y2 (en) | 1985-09-20 | 1985-09-20 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6164752U JPS6164752U (en) | 1986-05-02 |
JPS6214759Y2 true JPS6214759Y2 (en) | 1987-04-15 |
Family
ID=30701089
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1985142776U Expired JPS6214759Y2 (en) | 1985-09-20 | 1985-09-20 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6214759Y2 (en) |
-
1985
- 1985-09-20 JP JP1985142776U patent/JPS6214759Y2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6164752U (en) | 1986-05-02 |
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