WO2021177463A1 - 光装置、発光装置、光ケーブル、及び光装置の接続方法 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to an optical device, a light emitting device, an optical cable, and a method of connecting the optical device.
- Patent Document 1 discloses an optical module (data link module) that inputs and outputs a voltage signal and signal light.
- This optical module includes a printed circuit board that is inserted into a housing and is equipped with a photoelectric conversion circuit or the like, and an optical interface unit and an electrical interface unit that are connected to the printed circuit board, respectively.
- the optical interface portion is provided at one end in the longitudinal direction of the housing, and the electrical interface portion is provided at the other end in the longitudinal direction of the housing.
- the present disclosure provides an optical device.
- This optical device includes a light emitting device and a host device.
- the light emitting device includes a housing extending along the first direction, a light emitting device mounted on the housing, and a first optical connector provided at one end of the housing, and optically with the light emitting device. It has a coupled optical connector and an electrical connector provided at one end of the housing and including a first electrical connection that receives a voltage for driving a light emitting device.
- the host device faces the first optical connection portion and is optically coupled to the first optical connection portion with a host optical connector including a second optical connection portion and a first optical connection.
- a host electrical connector including a second electrical connector that faces the first electrical connector and is electrically connected to the first electrical connector in a state where the unit and the second optical connector face each other, and a host optical connector. And a host board on which an electric connector for a host is mounted. The light emitting device and the host device are connected to each other.
- the present disclosure provides a light emitting device.
- This light emitting device is provided at one end of a housing extending along the first direction, a light emitting device mounted on the housing, and an external optical transmission path, and is optically coupled to the external optical transmission path.
- An optical connector having one optical connection and optically coupled to the light emitting device, and an electric connector provided at one end of the housing and having a first electrical connection for receiving a voltage for driving the light emitting device. , Equipped with.
- This disclosure provides an optical cable.
- This optical cable includes an optical fiber extending along a first direction, a host optical connector that holds the optical fiber along the first direction, and a host electrical connector attached to the host optical connector. ..
- the host optical connector is provided at one end in the first direction and has a second optical connection that receives light transmitted to the optical fiber, and the host electrical connector is provided near one end to provide external electricity. It has a second electrical connection that is electrically connected to the wiring and a third electrical connection that is electrically connected to another external electrical wiring along a second direction that is different from the first direction.
- the present disclosure provides a method for connecting an optical device.
- the method of connecting the optical device is a method of connecting the optical device that connects the light emitting device and the host device to each other.
- This connection method includes (a) a housing extending along the first direction, a light emitting device mounted on the housing, and a first optical connection portion provided at one end of the housing, and is a light emitting device.
- a light emitting device including an optical connector optically coupled to and an electric connector including a flat plate-shaped first electrical connection provided at one end of a housing and receiving a voltage for driving a light emitting device.
- FIG. 1 is a perspective view showing an optical device according to an embodiment.
- FIG. 2 is a perspective view showing an optical device according to an embodiment.
- FIG. 3 is a perspective view showing the internal structure of the optical transceiver of FIGS. 1 and 2.
- FIG. 4 is an enlarged perspective view showing a part of the optical device.
- FIG. 5 is a perspective view showing the first step in the method of connecting the optical device.
- FIG. 6 is a perspective view showing a second step in the method of connecting the optical device.
- FIG. 7 is a perspective view showing a third step and a fourth step in the method of connecting the optical device.
- FIG. 8 is a perspective view showing a third step and a fourth step in the method of connecting the optical device.
- FIG. 1 is a perspective view showing an optical device according to an embodiment.
- FIG. 2 is a perspective view showing an optical device according to an embodiment.
- FIG. 3 is a perspective view showing the internal structure of the optical transceiver of FIGS. 1 and
- FIG. 9 is a perspective view showing a fifth step in the method of connecting the optical device.
- FIG. 10 is a perspective view showing a fifth step in the method of connecting the optical device.
- FIG. 11 is a cross-sectional view showing a modified example of the optical connection structure in the optical device.
- FIG. 12 is a diagram showing a refractive index in a modified example of an optical fiber used in an optical device.
- FIG. 13 is a diagram showing an example of a dust-resistant structure in an optical device.
- FIG. 14 is a diagram showing an example of a dust-resistant structure in an optical device.
- FIG. 15 is a diagram showing an example of a dust-resistant structure in an optical device.
- ELS has a function as a light source of CPO.
- the ELS includes a light emitting element (for example, a laser diode or the like) and a transmission path (for example, an optical fiber or the like) for transmitting the light output by the light emitting element (for example, laser light).
- the ELS supplies continuous light (CW; Continuous Wave) to a plurality of channels of the CPO by one wavelength.
- the light emitting element used for ELS is required to obtain a high output, and for example, a light emitting element capable of obtaining an output of 23 dBm or more and 27 dBm or less is known.
- an optical interface unit and an electrical interface unit are provided at different ends in the longitudinal direction, respectively.
- the light emitting element emits light by inputting a voltage to the electric interface unit. This light is transmitted to an external device via the optical interface unit.
- an external device for example, a power supply
- the electric interface unit provided at one end in a state where the transmission line is not connected to the optical interface unit
- the light output from the optical interface unit is emitted. Leakage will occur from the other end where the optical interface is provided.
- the optical interface unit faces the worker side, so it is necessary to take measures to ensure the safety of the output light during the connection work between the devices. For example, the number of parts in the light emitting device is increased and the process in the connection work. Problems such as an increase in the number have arisen.
- the present disclosure provides an optical device, a light emitting device, an optical cable, and a method of connecting the optical device, which can reduce measures for ensuring safety against output light when connecting devices used for optical communication.
- the optical device According to the optical device, the light emitting device, the optical cable, and the method of connecting the optical device according to the embodiment of the present disclosure, for ensuring the safety of the transmitted light during the connection work between the devices used for optical communication. Measures can be reduced.
- the optical device includes a light emitting device and a host device.
- the light emitting device includes a housing extending along the first direction, a light emitting device mounted on the housing, and a first optical connector provided at one end of the housing, and optically with the light emitting device. It has a coupled optical connector and an electrical connector provided at one end of the housing and including a first electrical connection that receives a voltage for driving a light emitting device.
- the host device When the host device is connected to the light emitting device, the host device faces the first optical connection portion and is optically coupled to the first optical connection portion with a host optical connector including a second optical connection portion and a first optical connection.
- a host electrical connector including a second electrical connection that faces the first electrical connection and is electrically connected to the first electrical connection in a state where the unit and the second optical connection face each other, and a host optical connector.
- a host board on which an electric connector for a host is mounted. The light emitting device and the host device are connected to each other.
- the first optical connection portion of the optical connector and the first electrical connection portion of the electric connector are both provided at one end of the housing. Then, at one end of the housing of the light emitting device, the first optical connection portion faces the second optical connection portion of the host optical connector, and the first electrical connection portion faces the second electrical connection portion of the host electrical connector. In this state, the light emitting device and the host device are connected. As a result, both the input of the voltage (for example, the power supply voltage and the voltage signal) to the first electrical connection portion and the output of the light from the first optical connection portion are performed at one end of the housing. Therefore, since the safety against the output light is improved at the other end of the housing facing the worker side, it is possible to reduce the measures for ensuring the safety against the output light.
- the voltage for example, the power supply voltage and the voltage signal
- the host optical connector includes a pair of first guide pins for positioning the host optical connector with respect to the optical connector and a pair of first guide pins when the light emitting device and the host device are connected. It may have a pair of second guide pins provided at sandwiching positions and for positioning the host optical connector with respect to the optical connector when the light emitting device and the host device are connected.
- the outer diameter of the second guide pin may be larger than the outer diameter of the first guide pin.
- the length from the second optical connection portion to the tip of the second guide pin may be longer than the length from the second optical connection portion to the tip of the first guide pin. In this case, since the first guide pin and the second guide pin are positioned stepwise, the operability related to the connection between the light emitting device and the host device can be improved.
- the optical connector may include a first optical connection member including a first optical connection portion and a first holding member for holding the first optical connection member.
- the host optical connector may include a second optical connection member including a second optical connection portion and a second holding member that holds the second optical connection member.
- the second guide pin may be provided on the second holding member.
- the first guide pin may be provided on the second optical connection member.
- the first optical connection member may be provided with a pair of first guide holes into which a pair of first guide pins are inserted.
- the first holding member may be provided with a pair of second guide holes into which a pair of second guide pins are inserted at positions sandwiching the pair of first guide holes.
- the inner diameter of the second guide hole may be larger than the inner diameter of the first guide hole.
- the first optical connection portion may protrude in the first direction from the first holding member.
- the second optical connection portion may protrude in the first direction from the second holding member.
- the host optical connector has an elastic body that applies an urging force to the second optical connection member so that the second optical connection portion protrudes in the first direction from the second electrical connection portion.
- the second holding member may hold the second optical connecting member via an elastic body.
- An electric connector for a host may be fixed to the second holding member.
- the second optical connection portion is urged so as to project in the first direction from the second electrical connection portion, the second optical connection portion is connected to the first electrical connection portion before the second electrical connection portion is connected.
- the second optical connection is connected to the first optical connection. This defines an optical path from the first optical connection to the second optical connection before power is supplied to the light emitting device. Therefore, when the voltage is supplied to the first electric connection part from the second electric connection part and the light is output from the light emitting device, the light is guided along the optical path defined above. 1 The safety of the light output from the optical connection is further improved.
- the host device is attached to the optical connector for the host, is connected to the first optical fiber optically coupled to the second optical connection portion, and is provided on the host substrate. You may also have additional wiring.
- the electrical connector for the host may be fixed to the optical connector for the host.
- the light emitting device may further have a plurality of second optical fibers optically coupled to the light emitting device and the first optical connection portion, respectively.
- the first optical connection portion may be composed of a plurality of optical coupling portions that are arranged along a second direction that intersects the first direction and are optically coupled to each of the plurality of second optical fibers.
- the second optical connection member may be detachable from the host optical connector along the first direction.
- the second optical connection member is held by an elastic body with an urging force of 3N or more so as to project in the first direction from the second electrical connection portion in a state of being inserted into the optical connector for the host. You may be.
- the second optical connection member and the elastic body may be removed at least integrally.
- the elastic body may have a structure that can be attached to and detached from the second optical connection member and the first optical fiber held by the second optical connection member in a state of being removed from the host optical connector.
- the light emitting device includes a housing extending along a first direction, a light emitting device mounted on the housing, and a first optical connector provided at one end of the housing. It includes an optical connector optically coupled to the light emitting device, and an electric connector provided at one end of the housing and having a first electrical connection portion that receives a voltage for driving the light emitting device.
- both the input of the voltage to the first electrical connection portion and the output of the light from the first optical connection portion are performed at one end of the housing. It is possible to reduce the measures for ensuring the safety of the output light.
- the optical cable according to the embodiment includes an optical fiber extending along the first direction, a host optical connector holding the optical fiber along the first direction, and a host electric connector attached to the host optical connector. And.
- the host optical connector is provided at one end in the first direction and has a second optical connection that receives light transmitted to the optical fiber.
- the host electrical connector is provided in the vicinity of one end and is electrically connected to the external electrical wiring.
- the second electrical connector and another external electrical connector along a second direction different from the first direction. It has a third electrical connection that is electrically connected to the wiring.
- this optical cable since the voltage output from the second electrical connection and the light input to the second optical connection are performed in the vicinity of each other, one end portion that shares both the voltage input and the light output. It is suitable as a device on the other side connected to the device performed in.
- the connection method of the optical device is a connection method of connecting the light emitting device and the host device to each other.
- This connection method includes (a) a housing extending along the first direction, a light emitting device mounted on the housing, and a first optical connection portion provided at one end of the housing, and is a light emitting device.
- a light emitting device including an optical connector optically coupled to and an electric connector including a flat plate-shaped first electrical connection provided at one end of a housing and receiving a voltage for driving a light emitting device.
- a step of preparing a host device including an electrical connector for a host including a connection portion, an optical connector for the host, and a host board on which the electrical connector for the host is mounted, and (c) a plurality of optical connectors for the host.
- a step of inserting the guide pin into each of a plurality of guide holes provided in the optical connector (d) a step of inserting the first electrical connection portion into the second electrical connection portion, and (e) a step of inserting the first electrical connection portion into the second optical connection portion. It includes a step of optically coupling the first optical connection portion and (f) a step of electrically connecting the first electrical connection portion to the second electrical connection portion.
- both the electrical connection of the first electrical connection to the second electrical connection and the optical connection of the first optical connection to the second optical connection are at one end of the housing. Since it will be performed, it is possible to reduce the measures for ensuring the safety of the transmitted light.
- FIGS. 1 and 2 are perspective views showing the optical device 1 according to the embodiment.
- the optical device 1 shown in FIGS. 1 and 2 includes a light emitting device 2 and a host device 3, and the light emitting device 2 and the host device 3 are connected to each other.
- the light emitting device 2 is, for example, an ELS (External Light Source), and the host device 3 is, for example, a CPO (Co-Packaged Optics).
- the light emitting device 2 is inserted / removed (inserted / removed) from the host device 3 along the first direction.
- the X-axis direction is the first direction.
- FIG. 3 is a perspective view showing the internal structure of the light emitting device 2 of FIGS. 1 and 2.
- the light emitting device 2 includes a housing 10, an electric connector 20, a light emitting device 30, an optical connector 40, and an optical wiring 50.
- the housing 10 is a rectangular long metal member extending along the X-axis direction.
- the housing 10 has an upper housing 11 and a lower housing 12.
- the lower housing 12 has a pair of side walls 12a and 12b extending along the X-axis direction and a bottom plate 12c.
- the accommodation space S is defined by the side walls 12a and 12b and the bottom plate 12c.
- the accommodation space S is equipped with an optical transmission assembly composed of a light emitting device 30, an optical connector 40, and an optical wiring 50.
- the bottom plate 12c projects to the outside of the accommodation space S. Further, a substantially U-shaped pull tab 13 extending to the other end 10b of the housing 10 is connected to the side walls 12a and 12b. The operator can easily insert and remove the light emitting device 2 from the host device 3 by grasping the pull tab 13 with a finger or the like and pushing and pulling the pull tab 13 along the X-axis direction.
- the upper housing 11 has a flat plate 11a that covers the accommodation space S.
- a heat sink 11b is provided on the surface of the flat plate 11a opposite to the accommodation space S.
- the upper housing 11 functions as a heat radiating member because the surface of the flat plate 11a on the accommodation space S side is thermally connected to the transmitting device and the heat sink 11b dissipates heat to the external space.
- the electric connector 20 is composed of a printed wiring board 21 (PCBA; Printed Circuit Board Assembury).
- the printed wiring board 21 is mounted on the bottom plate 12c of the housing 10.
- the printed wiring board 21 extends along the X-axis direction so as to cover the bottom plate 12c. A part of the printed wiring board 21 projects to the outside of the accommodation space S together with the bottom plate 12c at one end 10a of the housing 10.
- the printed wiring board 21 has a dielectric board 21a, an electrical interface section 21b (first electrical connection section), and a device connection section 21c.
- the electric interface portion 21b is composed of a plate-shaped portion of the printed wiring board 21 that projects outside the accommodation space S, and a plurality of conductive patterns provided on the main surface 21d of the dielectric substrate 21a at one end portion 10a. 22 is included.
- the conductive pattern 22 may also be provided on the back surface 21e of the dielectric substrate 21a at one end 10a.
- the electrical interface unit 21b is a portion that is electrically connected to the host device 3 and receives a voltage for driving the light emitting device 30.
- the device connection portion 21c is composed of a plurality of conductive terminals 23 provided on the main surface 21d of the dielectric substrate 21a.
- the device connection portion 21c is electrically connected to the light emitting device 30.
- the device connection unit 21c inputs the voltage received by the electrical interface unit 21b to the light emitting device 30.
- the light emitting device 30 is mounted on the dielectric substrate 21a at a substantially central portion of the housing 10 in the X-axis direction.
- the light emitting device 30 is connected to the optical wiring 50 at one end 30a in the X-axis direction and is connected to the device connection 21c at the other end 30b in the X-axis direction.
- One end 30a is an end located on the one end 10a side of the housing 10, and the other end 30b is an end located on the other end 10b side of the housing 10.
- the light emitting device 30 has a built-in light emitting element 31.
- the light emitting element 31 is, for example, a laser diode.
- the light emitting element 31 emits light by the voltage input to the electric interface unit 21b.
- the light emitting device 30 transmits this light to the optical interface unit 41c (described later) of the optical connector 40 via the optical wiring 50.
- the optical connector 40 is mounted on the dielectric substrate 21a between the electrical interface portion 21b and the light emitting device 30 in the X-axis direction.
- the optical connector 40 has a ferrule 41 (first optical connection member), a holding member 42 (first holding member), and a plurality of guide holes 43.
- the ferrule 41 is a rectangular parallelepiped member that holds the optical wiring 50.
- the ferrule 41 has a pair of end faces 41a and 41b orthogonal to the X-axis direction.
- the end surface 41a is a surface facing the electrical interface portion 21b side
- the end surface 41b is a surface facing the light emitting device 30 side.
- the ferrule 41 has an optical interface portion 41c (first optical connection portion) on the end surface 41a.
- the optical interface portion 41c is provided at one end portion 10a of the housing 10.
- the optical interface unit 41c is a portion optically coupled to the host device 3.
- the ferrule 41 holds the tip of the optical wiring 50, and the optical interface unit 41c is optically coupled to the optical wiring 50 and optically coupled to the light emitting device 30 via the optical wiring 50. There is.
- the ferrule 41 is an MT (Mechanically Transferable) ferrule that holds an optical fiber group as an optical wiring 50.
- the optical fiber group as the optical wiring 50 has a plurality of (for example, eight) optical fibers 51 (second optical fibers) arranged along the Y-axis direction and extending along the X-axis direction.
- the optical interface unit 41c has a plurality of optical coupling units 41d arranged in a row along the Y-axis direction. The number of the plurality of optical coupling portions 41d is the same as that of the optical fiber 51.
- the plurality of optical coupling portions 41d are optically coupled to the plurality of optical fibers 51, respectively.
- the plurality of optical coupling portions 41d may be the tip surfaces of the plurality of optical fibers 51 exposed on the end surface 41a.
- the holding member 42 is a member that holds the ferrule 41.
- the holding member 42 has a rectangular parallelepiped outer shape that is one size larger than the ferrule 41.
- the holding member 42 has a bottom plate 42a joined to the dielectric substrate 21a and a pair of side walls 42b extending along the side walls 12a and 12b of the housing 10 on the bottom plate 42a.
- a holding groove 42d is defined in the holding member 42 by a bottom plate 42a and a pair of side walls 42b.
- the cross-sectional shape of the holding member 42 orthogonal to the X-axis direction is substantially U-shaped.
- the ferrule 41 is held in the holding groove 42d so that the end surface 41a of the ferrule 41 projects toward the electrical interface portion 21b in the X-axis direction from the holding member 42.
- the plurality of guide holes 43 are provided for positioning the light emitting device 2 and the host device 3 when the light emitting device 2 and the host device 3 are connected.
- a plurality of guide pins 83 (described later) are inserted into the plurality of guide holes 43, respectively.
- the plurality of guide holes 43 are arranged in a row along the Y-axis direction.
- the plurality of guide holes 43 include a pair of guide holes 43a (first guide hole) and a pair of guide holes 43b (second guide hole).
- the guide hole 43b has an inner diameter larger than the inner diameter of the guide hole 43a.
- the pair of guide holes 43a extend along the X-axis direction at positions sandwiching the optical interface portion 41c in the Y-axis direction.
- the pair of guide holes 43a are provided in the ferrule 41 and are open to the end face 41a.
- the pair of guide holes 43b extend alongside the pair of guide holes 43a at positions sandwiching the pair of guide holes 43a in the Y-axis direction.
- a pair of guide holes 43b are provided in each side wall 42b of the holding member 42, and penetrate each side wall 42b in the X-axis direction.
- the host device 3 includes an optical cable 60 and a printed wiring board 61 (host board).
- the printed wiring board 61 has a mounting surface 61a extending along the X-axis direction and the Y-axis direction.
- An optical cable 60 is mounted on the mounting surface 61a together with a plurality of electronic components (not shown).
- the optical cable 60 includes an electric connector 70 (electric connector for host), an optical connector 80 (optical connector for host), and an optical wiring 90 extending along the X-axis direction.
- the electric connector 70 is a mating connector to which the electric connector 20 of the light emitting device 2 is connected
- the optical connector 80 is a mating connector to which the optical connector 40 of the light emitting device 2 is connected.
- FIG. 4 is an enlarged perspective view showing a part of the optical device.
- the electric connector 70 is joined to the printed wiring board 61.
- the electric connector 70 has a base portion 71, a substrate connection portion 72 (see FIG. 5), and an electrical interface portion 73 (second electrical connection portion).
- the base 71 has a bottom surface 71a facing the mounting surface 61a of the printed wiring board 61, and a top surface 71b (see FIG. 5) opposite to the bottom surface 71a.
- the substrate connection portion 72 (third electrical connection portion) is composed of a plurality of conductive terminals 74 provided on the bottom surface 71a.
- the board connection portion 72 is electrically connected to the electrical wiring (not shown) of the printed wiring board 61 along a second direction (Z-axis direction in the present embodiment) different from the X-axis direction.
- the electrical interface portion 73 is provided at one end portion 71c of the base portion 71 in the X-axis direction.
- the electrical interface portion 73 is formed by a concave portion of the base portion 71 that is recessed toward the other end portion 71d in the X-axis direction, and includes a plurality of conductive terminals 75 (see FIG. 8) arranged along the Y-axis direction. ..
- the electric interface unit 21b of the light emitting device 2 can enter the electric interface unit 73.
- the plurality of conductive terminals 75 of the electric interface unit 73 come into contact with the plurality of conductive patterns 22 of the electric interface unit 21b in a state where the electric interface unit 21b has entered the depth of the electric interface unit 73.
- the optical connector 80 is mounted on the electric connector 70.
- the optical connector 80 includes a ferrule 81 (second optical connection member), a cover member 82 (second holding member), and a plurality of guide pins 83.
- the ferrule 81 is a rectangular parallelepiped member that holds the optical wiring 90.
- the ferrule 81 has a pair of end faces 81a and 81b (see FIG. 7) that are orthogonal to the X-axis direction.
- the end surface 81a is a surface facing the same direction as one end 71c of the electric connector 70
- the end surface 81b is a surface facing the same direction as the other end 71d of the electric connector 70.
- the end face 81a is exposed to one end 80a side of the optical connector 80 in the X-axis direction.
- the ferrule 81 has an optical interface portion 81c (second optical connection portion) at the end surface 81a.
- the optical interface portion 81c is provided at one end portion 80a of the optical connector 80.
- An electrical interface portion 73 is also provided in the vicinity of the one end portion 80a.
- the optical interface unit 81c is a portion that is optically coupled to the optical interface unit 41c in the light emitting device 2.
- the ferrule 81 holds the tip of the optical wiring 90, and the optical interface portion 81c is optically coupled to the optical wiring 90.
- the ferrule 81 is an MT ferrule that holds an optical fiber group as an optical wiring 90.
- the optical fiber group as the optical wiring 90 has a plurality of (8 in this embodiment) optical fibers 91 (first optical fibers) arranged along the Y-axis direction and extending along the X-axis direction.
- the optical interface unit 81c has a plurality of optical coupling units 81d arranged in a row along the Y-axis direction. The number of the plurality of optical coupling portions 81d is the same as that of the optical fiber 91.
- the plurality of optical coupling portions 81d are optically coupled to the plurality of optical fibers 91, respectively.
- the plurality of optical coupling portions 81d may be the tip surfaces of the plurality of optical fibers 91 exposed on the end surface 81a.
- the cover member 82 covers a part of the ferrule 81 and the electric connector 70.
- the remaining portion of the ferrule 81 projects from the cover member 82 in the X-axis direction on the one end portion 80a side of the optical connector 80.
- the cover member 82 is joined to the top surface 71b of the base 71 of the electric connector 70. In other words, the cover member 82 is fixed to the electrical connector 70. Further, the ferrule 81 is held by the cover member 82 so that the optical interface portion 81c can move relative to the electric interface portion 73 in the X-axis direction.
- the optical connector 80 further has an elastic body 84 (see FIG. 7) housed inside the cover member 82, and the cover member 82 holds the ferrule 81 via the elastic body 84.
- the elastic body 84 is, for example, a push spring member (compression coil spring in this embodiment).
- the elastic body 84 is joined to the end face 81b of the ferrule 81.
- the elastic body 84 urges the ferrule 81 toward the ferrule 41 when the light emitting device 2 and the host device 3 are connected to each other.
- the PC Physical Contact
- the elastic body 84 applies an urging force to the ferrule 81 so that the optical interface portion 81c protrudes in the X-axis direction from the electrical interface portion 73 at one end portion 80a of the optical connector 80.
- the ferrule 81 may be subjected to, for example, an urging force of 3N or more by the elastic body 84 so as to protrude from the electrical interface portion 73 in the X direction.
- a plurality of guide pins 83 are provided for positioning the light emitting device 2 and the host device 3 when the light emitting device 2 and the host device 3 are connected.
- the plurality of guide pins 83 are arranged in a row along the Y-axis direction corresponding to the plurality of guide holes 43.
- the plurality of guide pins 83 include a pair of guide pins 83a (first guide pin) and a pair of guide pins 83b (second guide pin).
- the guide pin 83b has an outer diameter larger than the outer diameter of the guide pin 83a. Further, the length L1 from the optical interface portion 81c to the tip of the guide pin 83b is larger than the length L2 from the optical interface portion 81c to the tip of the guide pin 83a (see FIG. 5).
- the pair of guide pins 83a are inserted into the guide holes 43a when the light emitting device 2 and the host device 3 are connected.
- the pair of guide pins 83a extend along the X-axis direction at positions sandwiching the optical interface portion 81c in the Y-axis direction.
- the pair of guide pins 83a are provided on the end surface 81a of the ferrule 81.
- the pair of guide pins 83b are inserted into the guide holes 43b when the light emitting device 2 and the host device 3 are connected.
- the pair of guide pins 83b extend alongside the pair of guide pins 83a at positions sandwiching the pair of guide pins 83a in the Y-axis direction.
- the pair of guide pins 83b are provided on the cover member 82, respectively.
- the ferrule 81 holding the optical wiring 90 made of the optical fiber 91 is a separate member from the cover member 82, and may be detachable from the optical connector 80.
- the ferrule 81 when the ferrule 81 is removed from the optical connector 80, the ferrule 81 can be removed integrally with the elastic body 84. Further, when the elastic body 84 is removed, the elastic body 84 may be detachable from the ferrule 81 and the optical wiring 90.
- the elastic body 84 can have a structure such as an elastic resin having a half-split structure or a leaf spring structure, but gives an urging force (for example, 3N or more) in a state of being attached to the optical connector 80.
- the structure is not particularly limited as long as it can be used.
- an optical wiring 90 in which an optical fiber 91 is passed through the elastic body 84 in advance and optical connecting members such as connectors are attached to both ends is used. In this case, a damaged optical interface is used. It is also necessary to prepare a replacement member for the portion 81c or 90 of the optical wiring to which the elastic body 84 is attached in advance.
- the elastic body 84 removable from the optical fiber 91 or the like, it is not necessary to prepare a replacement member to which the elastic body 84 is attached in advance, and the elastic body 84 can be used repeatedly. ..
- connection method of the optical device 1 for connecting the light emitting device 2 and the host device 3 to each other will be described.
- the connection between the light emitting device 2 and the host device 3 is performed by inserting the light emitting device 2 into the host device 3.
- FIG. 5 is a perspective view showing the first step in the connection method of the optical device 1.
- the above-mentioned light emitting device 2 and host device 3 are prepared. Specifically, the light emitting device 2 is placed on the printed wiring board 61 so that the optical interface unit 41c in the light emitting device 2 faces the optical interface unit 81c in the host device 3 along the X-axis direction. That is, the optical interface unit 81c faces the optical interface unit 41c when connecting the light emitting device 2 and the host device 3 to each other.
- the electrical interface unit 21b of the light emitting device 2 also faces the electrical interface unit 73 of the host device 3 along the X-axis direction.
- FIG. 6 is a perspective view showing a second step in the connection method of the optical device 1.
- the light emitting device 2 is moved in the X-axis direction in a direction in which the optical interface unit 41c is brought closer to the optical interface unit 81c, and a plurality of guide pins 83 provided in the optical connector 80 are provided in the optical connector 40. It is inserted into each of the plurality of guide holes 43. More specifically, first, the pair of guide pins 83b are inserted into the guide holes 43b, respectively, and then the light emitting device 2 is further moved in the X-axis direction according to the guidance of the pair of guide pins 83b to move the pair of guide pins 83a. Insert into the guide hole 43a.
- FIG. 7 and 8 are perspective views showing a third step and a fourth step in the connection method of the optical device 1. Note that FIG. 8 shows a structure in which a part of the host device 3 is cut out.
- the light emitting device 2 is further moved in the X-axis direction, and the tip of the electric interface unit 21b is brought into the electric interface unit 73.
- the electrical interface section 21b is further inserted into the electrical interface section 73, and the end face 41a of the ferrule 41 and the end face 81a of the ferrule 81 are brought into contact with each other.
- the optical interface unit 41c and the optical interface unit 81c are optically coupled.
- a plurality of optical coupling portions 41d for example, the tip surfaces of the plurality of optical fibers 51 exposed on the end face 41a
- a plurality of optical coupling portions 81d for example, a plurality of optical fibers 91 exposed on the end face 81a.
- the tip surface is in physical contact with each other.
- the electric interface section 21b and the electrical interface section 73 are not electrically connected.
- FIGS. 9 and 10 are perspective views showing a fifth step in the connection method of the optical device 1.
- the elastic body 84 is contracted by pushing the light emitting device 2 so as to oppose the urging force of the elastic body 84 joined to the end face 81b of the ferrule 81, and the optical interface portion 81c is attached to the electric interface portion 73. Get closer.
- the electric interface unit 21b is pushed deeper into the electric interface unit 73, and the electric interface unit 21b is electrically connected to the electric interface unit 73.
- the conductive pattern 22 and the conductive terminal 75 are physically brought into contact with each other.
- the light emitting device 2 and the host device 3 are connected to each other, and the connection of the optical device 1 is completed.
- the optical interface portion 41c of the optical connector 40 and the electrical interface portion 21b of the electric connector 20 are both provided at one end portion 10a of the housing 10. Then, at one end 10a of the housing 10 of the light emitting device 2, the optical interface portion 41c faces the optical interface portion 81c of the optical connector 80, and the electric interface portion 21b faces the electric interface portion 73 of the electric connector 70.
- the device 2 and the host device 3 are connected.
- both the input of the voltage (power supply voltage in this embodiment) to the electric interface unit 21b and the output of the light from the optical interface unit 41c are performed at one end portion 10a of the housing 10. Therefore, at the other end 10b of the housing 10 facing the worker side, the safety against the output light is improved, and it is possible to reduce the measures for ensuring the safety against the output light.
- the optical connector 80 includes a pair of guide pins 83a for positioning the optical connector 80 with respect to the optical connector 40 and a pair of guides when the light emitting device 2 and the host device 3 are connected. It is provided at a position sandwiching the pin 83a, and has a pair of guide pins 83b for positioning the optical connector 80 with respect to the optical connector 40 when the light emitting device 2 and the host device 3 are connected.
- the outer diameter of the guide pin 83b is larger than the outer diameter of the guide pin 83a, and the length L1 from the optical interface portion 81c to the tip of the guide pin 83b is the length L2 from the optical interface portion 81c to the tip of the guide pin 83a. May be longer than. In this case, since the guide pin 83a and the guide pin 83b are positioned stepwise, the operability related to the connection between the light emitting device 2 and the host device 3 can be improved.
- the optical connector 40 has a ferrule 41 including an optical interface portion 41c and a holding member 42 for holding the ferrule 41.
- the optical connector 80 includes a ferrule 81 including an optical interface portion 81c, and a cover member 82 that holds the ferrule 81.
- the guide pin 83b is provided on the cover member 82, and the guide pin 83a is provided on the ferrule 81.
- the ferrule 41 is provided with a pair of guide holes 43a into which a pair of guide pins 83a are inserted, and a pair of guide pins 83b are inserted into the holding member 42 at a position sandwiching the pair of guide holes 43a.
- Guide hole 43b is provided.
- the inner diameter of the guide hole 43b may be larger than the inner diameter of the guide hole 43a.
- the holding member 42 and the cover member 82 are positioned with each other, and the ferrule 41 and the ferrule 81 are positioned with each other, so that the alignment can be performed more precisely.
- the optical interface unit 41c may project from the holding member 42 in the X-axis direction, and the optical interface unit 81c may project from the cover member 82 in the X-axis direction.
- the connection portion between the optical interface unit 41c and the optical interface unit 81c is not covered by the holding member 42 and the cover member 82, so that the optical interface unit 41c and the light are used.
- the visibility of the connection point with the interface unit 81c can be improved.
- the optical connector 80 has an elastic body 84 that applies an urging force to the ferrule 81 so that the optical interface unit 81c protrudes in the X-axis direction from the electrical interface unit 73.
- the cover member 82 holds the ferrule 81 via the elastic body 84, and the cover member 82 may be fixed to the electric connector 70.
- the optical interface unit 41c is connected to the optical interface unit 41c before the electrical interface unit 73 is connected to the electrical interface unit 21b.
- the optical interface unit 81c is connected.
- the optical path from the optical interface unit 41c to the optical interface unit 81c is defined before the power is supplied to the light emitting device 30. Therefore, when the voltage is supplied to the electric interface unit 21b from the electric interface unit 73 and the light is output from the light emitting device 30, the light is guided along the optical path defined above, so that the optical interface The safety against the light output from the unit 41c is further improved.
- both the input of the voltage to the electric interface unit 21b and the output of the light from the optical interface unit 41c are performed at one end portion 10a of the housing 10, so that the other end portion 10b In, it is possible to reduce the measures for ensuring the safety of the output light.
- the voltage output from the electric interface unit 73 and the light input to the optical interface unit 81c are performed in the vicinity of each other, one end portion that shares both the voltage input and the light output. It is suitable as a device on the other side connected to the light emitting device 2 performed in 10a.
- both the electrical connection of the electrical interface section 21b to the electrical interface section 73 and the optical connection of the optical interface section 41c to the optical interface section 81c are performed at one end portion 10a of the housing 10. Therefore, it is possible to reduce the measures for ensuring the safety of the transmitted light.
- the optical interface unit 81c is connected to the optical interface unit 41c before the electrical interface unit 73 is connected to the electrical interface unit 21b, power is supplied to the light emitting device 30.
- an optical path from the optical interface unit 41c to the optical interface unit 81c is defined. Therefore, the safety against the light output from the optical interface unit 41c is further improved.
- the above embodiment describes one embodiment of the present disclosure.
- the optical device, the light emitting device, the optical cable, and the connection method of the optical device according to the present disclosure may be obtained by arbitrarily modifying each of the above-described embodiments.
- a device that transmits / receives light for example, a transceiver or the like
- the connection method is not limited to this.
- a spacer 100 is provided between the ferrule 41 and the ferrule 81, and the optical fiber 51 held by the ferrule 41 and the optical fiber 91 held by the ferrule 81 are optical by an air gap method. You may try to connect. In this case, since the tip of the optical fiber 51 and the tip of the optical fiber 91 are not directly connected (air is interposed between them), the dust resistance performance can be improved as compared with the PC connection.
- the spacer 100 may be a thin film having an opening provided around the end surface 81a of the ferrule 81 so as not to block the optical path of the optical interface portion 81c. Further, the spacer 100 may be provided on the end face of the ferrule 41. Further, as a method other than the air gap method, a lens method having high dust resistance may be applied to the optical connection structure of the light emitting device 2 and the host device 3.
- this lens method for example, lenses are arranged on the end faces of the optical coupling portion 41d and the optical coupling portion 81d, and the beam diameter from the optical fiber is expanded by these lenses to perform optical coupling as collimated light.
- the ratio of dust hiding the optical path becomes relatively small, so that it is possible to suppress a decrease in connection loss in optical coupling.
- any optical fiber may be used, but a polarization maintaining fiber (polarization holding fiber) PMF: Polarization Maintaining Fiber) can be used.
- a polarization-retaining fiber is used for the optical fiber 51 and the optical fiber 91, at the coupling point between the light emitting element 31 and the optical fiber 51 at one end 30a of the light emitting device 30, and the coupling point between the optical coupling portion 41d and the optical coupling portion 81d.
- the optical fiber 51 and the optical fiber 91 can be low bending loss type optical fibers.
- the optical fiber 51 and the optical fiber 91 are the above-mentioned polarization-holding fibers, they can be low bending loss type polarization-holding fibers.
- the polarization-retaining fiber for example, by using a trench structure (see FIG. 12) in which the refractive index is lowered separately from the stress-applied portion, light confinement is strengthened and the bending loss is reduced. Can be reduced.
- a removable cap 110 is provided on the end surface of the light emitting device 2 with the optical connector 40 as shown in FIG. 13 so that dust does not adhere to the ferrule 41 or the optical interface portion 41c, and the ferrule 41 is provided.
- the optical interface portion 41c may be covered with the cap 110.
- a removable cap 120 is provided at the entrance of the host device 3 as shown in FIG. 14 so that dust does not adhere to the ferrule 81 or the optical interface section 81c, and the ferrule 81 or the optical interface section is provided.
- the 81c may be covered with the cap 120. Before inserting the light emitting device 2 into the host device 3, these caps 110 and 120 may be removed and fitted together.
- a dustproof cover structure 130 may be provided on the ferrule 81 of the optical connector 80 or the entire optical connector 80 so that dust does not adhere to the optical interface portion 81c.
- a dustproof cover may be provided on the ferrule 41 of the optical connector of the light emitting device 2 or the entire optical connector.
- Optical device 2 ... Light emitting device 3 ... Host device 10 ... Housing (housing) 10a ... One end 10b ... The other end 11 ... Upper housing 11a ... Flat plate 11b ... Heat sink 12 ... Lower housing 12a ... Side wall 12b ... Side wall 12c ... Bottom plate 13 ... Pull tab 20 ... Electrical connector 21 ... Printed wiring board 21a ... Dielectric Board 21b ... Electrical interface section (first electrical connection section) 21c ... Device connection portion 21d ... Main surface 21e ... Back surface 22 ... Conductive pattern 23 ... Conductive terminal 30 ... Light emitting device 30a ... One end 30b ... Other end 31 ... Light emitting element 40 ... Optical connector 41 ...
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Abstract
光装置は、発光装置と、ホスト装置とを備える。発光装置は、第1方向に沿って延在する筐体と、筐体に搭載された発光デバイスと、筐体の一端部に設けられた第1光接続部を含む光コネクタと、筐体の一端部に設けられ、発光デバイスを駆動するための電圧を受ける第1電気接続部を含む電気コネクタと、を有する。ホスト装置は、第1光接続部と向かい合い、第1光接続部と光学的に結合される第2光接続部を含むホスト用光コネクタと、第1電気接続部と向かい合い、第1電気接続部と電気的に接続される第2電気接続部を含むホスト用電気コネクタと、ホスト用光コネクタ及びホスト用電気コネクタが搭載されたホスト基板と、を有する。光装置では、発光装置及びホスト装置が互いに接続される。
Description
本開示は、光装置、発光装置、光ケーブル、及び光装置の接続方法に関する。
本出願は、2020年3月5日出願の日本出願第2020-037704号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用する。
本出願は、2020年3月5日出願の日本出願第2020-037704号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用する。
特許文献1は、電圧信号及び信号光の入出力を行う光モジュール(データリンクモジュール)を開示する。この光モジュールは、筐体に挿着され、光電変換回路等が搭載されたプリント基板と、当該プリント基板にそれぞれ接続された光インターフェース部及び電気インターフェース部と、を備える。光インターフェース部は、筐体の長手方向における一端部に設けられており、電気インターフェース部は、筐体の長手方向における他端部に設けられている。
本開示は、光装置を提供する。この光装置は、発光装置とホスト装置とを備える。発光装置は、第1方向に沿って延在する筐体と、筐体に搭載された発光デバイスと、筐体の一端部に設けられた第1光接続部を含み、発光デバイスと光学的に結合された光コネクタと、筐体の一端部に設けられ、発光デバイスを駆動するための電圧を受ける第1電気接続部を含む電気コネクタと、を有する。ホスト装置は、発光装置と接続される際に、第1光接続部と向かい合い、第1光接続部と光学的に結合される第2光接続部を含むホスト用光コネクタと、第1光接続部と第2光接続部とが互いに向かい合う状態において第1電気接続部と向かい合い、第1電気接続部と電気的に接続される第2電気接続部を含むホスト用電気コネクタと、ホスト用光コネクタ及びホスト用電気コネクタが搭載されたホスト基板と、を有する。発光装置及びホスト装置は、互いに接続される。
本開示は、発光装置を提供する。この発光装置は、第1方向に沿って延在する筐体と、筐体に搭載された発光デバイスと、筐体の一端部に設けられ、外部の光伝送路と光学的に結合される第1光接続部を有し、発光デバイスと光学的に結合された光コネクタと、筐体の一端部に設けられ、発光デバイスを駆動するための電圧を受ける第1電気接続部を有する電気コネクタと、を備える。
本開示は、光ケーブルを提供する。この光ケーブルは、第1方向に沿って延在する光ファイバと、第1方向に沿って光ファイバを保持するホスト用光コネクタと、ホスト用光コネクタに取り付けられたホスト用電気コネクタと、を備える。ホスト用光コネクタは、第1方向における一端部に設けられ、光ファイバへ伝送する光を受ける第2光接続部を有し、ホスト用電気コネクタは、一端部の近傍に設けられ、外部の電気配線と電気的に接続される第2電気接続部、及び、第1方向とは異なる第2方向に沿って別の外部の電気配線と電気的に接続される第3電気接続部を有する。
本開示は、光装置の接続方法を提供する。この光装置の接続方法は、発光装置及びホスト装置を互いに接続する光装置の接続方法である。この接続方法は、(a)第1方向に沿って延在する筐体と、筐体に搭載された発光デバイスと、筐体の一端部に設けられた第1光接続部を含み、発光デバイスと光学的に結合された光コネクタと、筐体の一端部に設けられた平板状の第1電気接続部を含み、発光デバイスを駆動するための電圧を受ける電気コネクタと、を備える発光装置を準備するステップと、(b)第1光接続部と向かい合う第2光接続部を含むホスト用光コネクタと、第1電気接続部と向かい合い、第1電気接続部が進入可能な凹状の第2電気接続部を含むホスト用電気コネクタと、ホスト用光コネクタ及びホスト用電気コネクタが搭載されたホスト基板と、を備えるホスト装置を準備するステップと、(c)ホスト用光コネクタに設けられた複数のガイドピンを、光コネクタに設けられた複数のガイド孔にそれぞれ挿入するステップと、(d)第2電気接続部に第1電気接続部を進入させるステップと、(e)第2光接続部に第1光接続部を光学的に結合するステップと、(f)第2電気接続部に第1電気接続部を電気的に接続するステップと、を含む。
[本開示が解決しようとする課題]
新たな光装置として、CPO(Co-Packaged Optics)及びELS(External Light Source)を用いる態様が提案されている。ELSは、CPOの光源としての機能を有する。ELSは、発光素子(例えば、レーザーダイオード等)と、発光素子が出力した光(例えば、レーザ光)を伝送する伝送路(例えば、光ファイバ等)と、を備える。ELSは、一つの波長によってCPOの複数のチャンネルへ連続光(CW;Continuous Wave)をそれぞれ供給する。ELSに用いられる発光素子には、高出力が得られることが要求され、例えば、23dBm以上27dBm以下の出力が得られる発光素子が知られている。
新たな光装置として、CPO(Co-Packaged Optics)及びELS(External Light Source)を用いる態様が提案されている。ELSは、CPOの光源としての機能を有する。ELSは、発光素子(例えば、レーザーダイオード等)と、発光素子が出力した光(例えば、レーザ光)を伝送する伝送路(例えば、光ファイバ等)と、を備える。ELSは、一つの波長によってCPOの複数のチャンネルへ連続光(CW;Continuous Wave)をそれぞれ供給する。ELSに用いられる発光素子には、高出力が得られることが要求され、例えば、23dBm以上27dBm以下の出力が得られる発光素子が知られている。
特許文献1に記載された光モジュールにおいては、長手方向における互いに異なる端部に光インターフェース部及び電気インターフェース部がそれぞれ設けられている。このような装置においては、電気インターフェース部への電圧の入力により、発光素子が光を出射する。この光は、光インターフェース部を介して外部の装置に伝送される。しかしながら、光インターフェース部に伝送路が接続されていない状態において、一端部に設けられた電気インターフェース部に外部の装置(例えば、電源)が接続されると、光インターフェース部から出力される光が、光インターフェース部が設けられた他端部から漏れることとなる。通常、光インターフェース部は作業員側に向いているため、装置間の接続作業時における出力光に対する安全確保のための対策を施す必要が生じ、例えば発光装置における部品点数の増加及び接続作業における工程数の増加等の問題が生じている。
本開示は、光通信に用いられる装置間の接続作業の際に、出力光に対する安全確保のための対策を軽減可能な光装置、発光装置、光ケーブル、及び光装置の接続方法を提供する。
[本開示の効果]
本開示の一実施形態に係る光装置、発光装置、光ケーブル、及び光装置の接続方法によれば、光通信に用いられる装置間の接続作業の際に、伝送される光に対する安全確保のための対策を軽減可能となる。
本開示の一実施形態に係る光装置、発光装置、光ケーブル、及び光装置の接続方法によれば、光通信に用いられる装置間の接続作業の際に、伝送される光に対する安全確保のための対策を軽減可能となる。
[本開示の実施形態の説明]
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。一実施形態に係る光装置は、発光装置と、ホスト装置とを備える。発光装置は、第1方向に沿って延在する筐体と、筐体に搭載された発光デバイスと、筐体の一端部に設けられた第1光接続部を含み、発光デバイスと光学的に結合された光コネクタと、筐体の一端部に設けられ、発光デバイスを駆動するための電圧を受ける第1電気接続部を含む電気コネクタと、を有する。ホスト装置は、発光装置と接続される際に、第1光接続部と向かい合い、第1光接続部と光学的に結合される第2光接続部を含むホスト用光コネクタと、第1光接続部と第2光接続部とが互いに向かい合う状態において第1電気接続部と向かい合い、第1電気接続部と電気的に接続される第2電気接続部を含むホスト用電気コネクタと、ホスト用光コネクタ及びホスト用電気コネクタが搭載されたホスト基板と、を有する。発光装置及びホスト装置は、互いに接続される。
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。一実施形態に係る光装置は、発光装置と、ホスト装置とを備える。発光装置は、第1方向に沿って延在する筐体と、筐体に搭載された発光デバイスと、筐体の一端部に設けられた第1光接続部を含み、発光デバイスと光学的に結合された光コネクタと、筐体の一端部に設けられ、発光デバイスを駆動するための電圧を受ける第1電気接続部を含む電気コネクタと、を有する。ホスト装置は、発光装置と接続される際に、第1光接続部と向かい合い、第1光接続部と光学的に結合される第2光接続部を含むホスト用光コネクタと、第1光接続部と第2光接続部とが互いに向かい合う状態において第1電気接続部と向かい合い、第1電気接続部と電気的に接続される第2電気接続部を含むホスト用電気コネクタと、ホスト用光コネクタ及びホスト用電気コネクタが搭載されたホスト基板と、を有する。発光装置及びホスト装置は、互いに接続される。
この光装置では、発光装置において、光コネクタの第1光接続部、及び電気コネクタの第1電気接続部が、ともに筐体の一端部に設けられている。そして、発光装置の筐体の一端部において、第1光接続部がホスト用光コネクタの第2光接続部と向かい合うとともに、第1電気接続部がホスト用電気コネクタの第2電気接続部と向かい合う状態で、発光装置とホスト装置とが接続される。これにより、第1電気接続部への電圧(例えば、電源電圧及び電圧信号等)の入力、及び第1光接続部からの光の出力の両方が筐体の一端部において行われることとなる。したがって、作業員側を向く筐体の他端部において、出力光に対する安全性が向上するので、出力光に対する安全確保のための対策を軽減することが可能となる。
上記の光装置において、ホスト用光コネクタは、発光装置とホスト装置とが接続される際に、光コネクタに対するホスト用光コネクタの位置決めを行う一対の第1ガイドピンと、一対の第1ガイドピンを挟む位置に設けられ、発光装置とホスト装置とが接続される際に、光コネクタに対するホスト用光コネクタの位置決めを行う一対の第2ガイドピンと、を有してもよい。第2ガイドピンの外径は、第1ガイドピンの外径よりも大きくてもよい。第2光接続部から第2ガイドピンの先端までの長さは、第2光接続部から第1ガイドピンの先端までの長さよりも長くてもよい。この場合、第1ガイドピンと第2ガイドピンとによって段階的に位置決めされるので、発光装置とホスト装置との接続に関する操作性を向上できる。
上記の光装置において、光コネクタは、第1光接続部を含む第1光接続用部材と、第1光接続用部材を保持する第1保持部材と、を有してもよい。ホスト用光コネクタは、第2光接続部を含む第2光接続用部材と、第2光接続用部材を保持する第2保持部材と、を有してもよい。第2ガイドピンは、第2保持部材に設けられてもよい。第1ガイドピンは、第2光接続用部材に設けられてもよい。第1光接続用部材には、一対の第1ガイドピンがそれぞれ挿入される一対の第1ガイド孔が設けられてもよい。第1保持部材には、一対の第1ガイド孔を挟む位置において、一対の第2ガイドピンが挿入される一対の第2ガイド孔が設けられてもよい。第2ガイド孔の内径は、第1ガイド孔の内径よりも大きくてもよい。この場合、第1光接続部材と第2光接続部材とが互いに位置決めされるとともに、第1保持部材と第2保持部材とが互いに位置決めされるので、より精密に位置合わせできる。
上記の光装置において、第1光接続部は、第1保持部材から第1方向に突出してもよい。第2光接続部は、第2保持部材から第1方向に突出していてもよい。この場合、発光装置とホスト装置との接続の際に、第1光接続部と第2光接続部との接続箇所が第1保持部材及び第2保持部材に覆われないので、第1光接続部と第2光接続部との接続箇所に対する視認性を向上できる。
上記の光装置において、ホスト用光コネクタは、第2電気接続部よりも第2光接続部が第1方向に突出するように第2光接続用部材に付勢力を付与する弾性体を有してもよい。第2保持部材は、弾性体を介して第2光接続用部材を保持してもよい。第2保持部材には、ホスト用電気コネクタが固定されていてもよい。この場合、第2光接続部が第2電気接続部よりも第1方向に突出するように付勢されているので、第1電気接続部に第2電気接続部が接続される前に、第1光接続部に第2光接続部が接続される。これにより、発光デバイスに電力が供給される前に、第1光接続部から第2光接続部に至る光路が規定される。したがって、第1電気接続部に第2電気接続部から電圧が提供され、発光デバイスから光が出力される際には、先に規定された光路に沿って光が導かれることとなるので、第1光接続部から出力される光に対する安全性が更に向上する。
上記の光装置において、ホスト装置は、ホスト用光コネクタに取り付けられ、第2光接続部と光学的に結合された第1光ファイバと、第2電気接続部に接続され、ホスト基板に設けられた配線と、を更に有してもよい。ホスト用電気コネクタはホスト用光コネクタに固定されていてもよい。また、上記の光装置において、発光装置は、発光デバイス及び第1光接続部とそれぞれ光学的に結合された複数の第2光ファイバを更に有してもよい。第1光接続部は、第1方向に交差する第2方向に沿って並び、複数の第2光ファイバとそれぞれ光学的に結合された複数の光結合部によって構成されていてもよい。
上記の光装置において、第2光接続用部材は、第1方向に沿ってホスト用光コネクタから着脱自在であってもよい。
上記の光装置において、第2光接続用部材は、ホスト用光コネクタに挿入されている状態では第2電気接続部より第1方向に突出するように弾性体により3N以上の付勢力で保持されていてもよい。第2光接続用部材は、ホスト用光コネクタから取り外す際に、第2光接続用部材及び弾性体が少なくとも一体として取り外されてもよい。ホスト用光コネクタから取り外した状態で、弾性体は、第2光接続用部材及び当該第2光接続用部材に保持された第1光ファイバへ着脱自在な構成を有してもよい。
一実施形態に係る発光装置は、第1方向に沿って延在する筐体と、筐体に搭載された発光デバイスと、筐体の一端部に設けられた第1光接続部を有し、発光デバイスと光学的に結合された光コネクタと、筐体の一端部に設けられ、発光デバイスを駆動するための電圧を受ける第1電気接続部を有する電気コネクタと、を備える。
この発光装置によれば、第1電気接続部への電圧の入力、及び第1光接続部からの光の出力の両方が筐体の一端部において行われることとなるので、他端部において、出力光に対する安全確保のための対策を軽減することが可能となる。
一実施形態に係る光ケーブルは、第1方向に沿って延在する光ファイバと、第1方向に沿って光ファイバを保持するホスト用光コネクタと、ホスト用光コネクタに取り付けられたホスト用電気コネクタと、を備える。ホスト用光コネクタは、第1方向における一端部に設けられ、光ファイバへ伝送する光を受ける第2光接続部を有する。ホスト用電気コネクタは、一端部の近傍に設けられ、外部の電気配線と電気的に接続される第2電気接続部、及び、第1方向とは異なる第2方向に沿って別の外部の電気配線と電気的に接続される第3電気接続部を有する。
この光ケーブルによれば、第2電気接続部からの電圧の出力、及び第2光接続部への光の入力が互いに近傍において行われるので、電圧の入力及び光の出力の両方を共通する一端部において行う装置に接続される相手側の装置として適している。
一実施形態に係る光装置の接続方法は、発光装置及びホスト装置を互いに接続する接続方法である。この接続方法は、(a)第1方向に沿って延在する筐体と、筐体に搭載された発光デバイスと、筐体の一端部に設けられた第1光接続部を含み、発光デバイスと光学的に結合された光コネクタと、筐体の一端部に設けられた平板状の第1電気接続部を含み、発光デバイスを駆動するための電圧を受ける電気コネクタと、を備える発光装置を準備するステップと、(b)第1光接続部と向かい合う第2光接続部を含むホスト用光コネクタと、第1電気接続部と向かい合い、第1電気接続部が進入可能な凹状の第2電気接続部を含むホスト用電気コネクタと、ホスト用光コネクタ及びホスト用電気コネクタが搭載されたホスト基板と、を備えるホスト装置を準備するステップと、(c)ホスト用光コネクタに設けられた複数のガイドピンを、光コネクタに設けられた複数のガイド孔にそれぞれ挿入するステップと、(d)第2電気接続部に第1電気接続部を進入させるステップと、(e)第2光接続部に第1光接続部を光学的に結合するステップと、(f)第2電気接続部に第1電気接続部を電気的に接続するステップと、を含む。
この接続方法によれば、第2電気接続部に対する第1電気接続部の電気的な接続、及び第2光接続部に対する第1光接続部の光学的な接続の両方が筐体の一端部において行われることとなるので、伝送される光に対する安全確保のための対策を軽減することが可能となる。
[本開示の実施形態の詳細]
本開示の一実施形態に係る光装置、発光装置、光ケーブル、及び光装置接続方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明においては、同一要素または同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。説明に際しては、図面に示されたXYZ直交座標系を参照する場合がある。
本開示の一実施形態に係る光装置、発光装置、光ケーブル、及び光装置接続方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明においては、同一要素または同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。説明に際しては、図面に示されたXYZ直交座標系を参照する場合がある。
[光装置]
図1及び図2は、一実施形態に係る光装置1を示す斜視図である。図1及び図2に示される光装置1は、発光装置2及びホスト装置3を備えており、発光装置2及びホスト装置3が互いに接続される。発光装置2は、例えばELS(External Light Source)であり、ホスト装置3は、例えばCPO(Co-Packaged Optics)である。発光装置2は、ホスト装置3に対して第1方向に沿って挿抜(挿入及び抜出)される。本実施形態においては、X軸方向が第1方向である。
図1及び図2は、一実施形態に係る光装置1を示す斜視図である。図1及び図2に示される光装置1は、発光装置2及びホスト装置3を備えており、発光装置2及びホスト装置3が互いに接続される。発光装置2は、例えばELS(External Light Source)であり、ホスト装置3は、例えばCPO(Co-Packaged Optics)である。発光装置2は、ホスト装置3に対して第1方向に沿って挿抜(挿入及び抜出)される。本実施形態においては、X軸方向が第1方向である。
[発光装置]
図3は、図1及び図2の発光装置2の内部構造を示す斜視図である。図1から図3に示されるように、発光装置2は、ハウジング10(筐体)と、電気コネクタ20と、発光デバイス30と、光コネクタ40と、光配線50と、を備える。
図3は、図1及び図2の発光装置2の内部構造を示す斜視図である。図1から図3に示されるように、発光装置2は、ハウジング10(筐体)と、電気コネクタ20と、発光デバイス30と、光コネクタ40と、光配線50と、を備える。
ハウジング10は、X軸方向に沿って延在する矩形の長尺状の金属部材である。ハウジング10は、上筐体11と下筐体12とを有する。下筐体12は、X軸方向に沿って延びる一対の側壁12a,12bと、底板12cと、を有する。ハウジング10には、側壁12a,12b及び底板12cによって収容空間Sが画成されている。収容空間Sには、発光デバイス30、光コネクタ40、及び光配線50によって構成される光送信アセンブリが搭載されている。
ハウジング10の長手方向(すなわち、X軸方向)における一端部10aにおいて、底板12cは、収容空間S外まで突出している。また、側壁12a,12bには、ハウジング10の他端部10bまで延びる略U字状のプルタブ13が連結されている。作業者は、このプルタブ13を指等で把持し、X軸方向に沿ってプルタブ13を押し引きする操作を行うことにより、ホスト装置3に対する発光装置2の挿抜操作を簡易に行うことができる。
上筐体11は、収容空間Sを覆う平板11aを有する。平板11aにおける収容空間Sと反対側の面には、ヒートシンク11bが設けられている。平板11aにおける収容空間S側の面が送信機器と熱的に接続されるとともにヒートシンク11bにおいて外部空間への放熱が行われることにより、上筐体11は放熱部材として機能する。
電気コネクタ20は、プリント配線基板21(PCBA;Printed Circuit Board Assembly)によって構成されている。プリント配線基板21は、ハウジング10の底板12c上に搭載されている。プリント配線基板21は、底板12cを覆うようにX軸方向に沿って延びている。プリント配線基板21の一部は、ハウジング10の一端部10aにおいて、底板12cとともに収容空間S外まで突出している。
プリント配線基板21は、誘電体基板21aと、電気インターフェース部21b(第1電気接続部)と、デバイス接続部21cと、を有する。電気インターフェース部21bは、プリント配線基板21のうち収容空間S外に突出している板状の部分によって構成されており、一端部10aにおいて誘電体基板21aの主面21dに設けられた複数の導電パターン22を含む。なお、一端部10aにおける誘電体基板21aの裏面21eにも導電パターン22が設けられていてもよい。電気インターフェース部21bは、ホスト装置3に電気的に接続され、発光デバイス30を駆動するための電圧を受ける部分である。
デバイス接続部21cは、誘電体基板21aの主面21dに設けられた複数の導電端子23によって構成されている。デバイス接続部21cは、発光デバイス30と電気的に接続されている。デバイス接続部21cは、電気インターフェース部21bが受けた電圧を発光デバイス30に入力する。
発光デバイス30は、X軸方向におけるハウジング10の略中央部において、誘電体基板21a上に搭載されている。発光デバイス30は、X軸方向における一端部30aにおいて光配線50と接続され、X軸方向における他端部30bにおいてデバイス接続部21cと接続されている。一端部30aは、ハウジング10の一端部10a側に位置する端部であり、他端部30bは、ハウジング10の他端部10b側に位置する端部である。発光デバイス30は、発光素子31を内蔵している。発光素子31は、例えばレーザーダイオードである。発光素子31は、電気インターフェース部21bに入力された電圧によって光を出射する。発光デバイス30は、この光を、光配線50を介して光コネクタ40の光インターフェース部41c(後述)に伝送する。
光コネクタ40は、X軸方向における電気インターフェース部21bと発光デバイス30との間において誘電体基板21a上に搭載されている。光コネクタ40は、フェルール41(第1光接続用部材)と、保持部材42(第1保持部材)と、複数のガイド孔43と、を有する。
フェルール41は、光配線50を保持する直方体形状の部材である。フェルール41は、X軸方向に直交する一対の端面41a,41bを有する。端面41aは、電気インターフェース部21b側を向く面であり、端面41bは、発光デバイス30側を向く面である。フェルール41は、端面41aにおいて、光インターフェース部41c(第1光接続部)を有する。言い換えると、光インターフェース部41cは、ハウジング10の一端部10aに設けられている。光インターフェース部41cは、ホスト装置3に光学的に結合される部分である。フェルール41は、光配線50の先端部を保持しており、光インターフェース部41cは、光配線50と光学的に結合されるとともに、光配線50を介して発光デバイス30と光学的に結合されている。
本実施形態において、フェルール41は、光配線50としての光ファイバ群を保持するMT(Mechanically Transferable)フェルールである。光配線50としての光ファイバ群は、Y軸方向に沿って並ぶとともにX軸方向に沿ってそれぞれ延びる複数(例えば8本)の光ファイバ51(第2光ファイバ)を有する。光インターフェース部41cは、Y軸方向に沿って一列に並ぶ複数の光結合部41dを有する。複数の光結合部41dの数は、光ファイバ51と同数とされる。複数の光結合部41dは、複数の光ファイバ51とそれぞれ光学的に結合されている。複数の光結合部41dは、端面41aに露出する複数の光ファイバ51の先端面であってもよい。
保持部材42は、フェルール41を保持する部材である。保持部材42は、フェルール41よりも一回り大きい直方体形状の外形を有する。保持部材42は、誘電体基板21aに接合された底板42aと、底板42a上において、ハウジング10の側壁12a,12bのそれぞれに沿って延びる一対の側壁42bと、を有する。保持部材42には、底板42a及び一対の側壁42bによって保持溝42dが画成されている。保持部材42のX軸方向に直交する断面形状は略U字状である。保持溝42dには、フェルール41の端面41aが保持部材42よりもX軸方向における電気インターフェース部21b側に突出するように、フェルール41が保持されている。
複数のガイド孔43は、発光装置2及びホスト装置3の接続の際、発光装置2とホスト装置3との位置決めのために設けられている。複数のガイド孔43には、複数のガイドピン83(後述)がそれぞれ挿入される。複数のガイド孔43は、Y軸方向に沿って一列に並んでいる。複数のガイド孔43は、一対のガイド孔43a(第1ガイド孔)と、一対のガイド孔43b(第2ガイド孔)と、を含む。
ガイド孔43bは、ガイド孔43aの内径よりも大きい内径を有する。一対のガイド孔43aは、Y軸方向に光インターフェース部41cを挟む位置においてX軸方向に沿って延在している。一対のガイド孔43aは、フェルール41に設けられ、端面41aに開口している。一対のガイド孔43bは、Y軸方向に一対のガイド孔43aを挟む位置において、一対のガイド孔43aと並んで延在している。一対のガイド孔43bは、保持部材42の各側壁42bにそれぞれ設けられ、各側壁42bをX軸方向に貫通している。
[ホスト装置]
図1及び図2に示されるように、ホスト装置3は、光ケーブル60と、プリント配線基板61(ホスト基板)と、を備える。プリント配線基板61は、X軸方向及びY軸方向に沿って延在する実装面61aを有する。実装面61aには、複数の電子部品(不図示)とともに光ケーブル60が実装されている。
図1及び図2に示されるように、ホスト装置3は、光ケーブル60と、プリント配線基板61(ホスト基板)と、を備える。プリント配線基板61は、X軸方向及びY軸方向に沿って延在する実装面61aを有する。実装面61aには、複数の電子部品(不図示)とともに光ケーブル60が実装されている。
光ケーブル60は、電気コネクタ70(ホスト用電気コネクタ)と、光コネクタ80(ホスト用光コネクタ)と、X軸方向に沿って延在する光配線90と、を備える。電気コネクタ70は、発光装置2の電気コネクタ20が接続する相手側コネクタであり、光コネクタ80は、発光装置2の光コネクタ40が接続する相手側コネクタである。
図4は、光装置の一部を拡大して示す斜視図である。電気コネクタ70は、プリント配線基板61に接合されている。電気コネクタ70は、基部71と、基板接続部72(図5参照)と、電気インターフェース部73(第2電気接続部)と、を有する。基部71は、プリント配線基板61の実装面61aと向かい合う底面71aと、底面71aと反対側の頂面71b(図5参照)と、を有する。基板接続部72(第3電気接続部)は、底面71aに設けられた複数の導電端子74によって構成されている。基板接続部72は、X軸方向とは異なる第2方向(本実施形態においては、Z軸方向)に沿ってプリント配線基板61の電気配線(不図示)と電気的に接続されている。
電気インターフェース部73は、基部71のX軸方向における一端部71cに設けられている。電気インターフェース部73は、基部71のX軸方向における他端部71dに向かって窪む凹状の部分によって構成されており、Y軸方向に沿って並ぶ複数の導電端子75(図8参照)を含む。電気インターフェース部73には、発光装置2の電気インターフェース部21bが進入可能である。電気インターフェース部73の複数の導電端子75は、電気インターフェース部73の奥まで電気インターフェース部21bが進入した状態において、電気インターフェース部21bの複数の導電パターン22にそれぞれ接触する。
光コネクタ80は、電気コネクタ70上に搭載されている。光コネクタ80は、フェルール81(第2光接続用部材)と、カバー部材82(第2保持部材)と、複数のガイドピン83と、を有する。
フェルール81は、光配線90を保持する直方体形状の部材である。フェルール81は、X軸方向に直交する一対の端面81a,81b(図7参照)を有する。端面81aは、電気コネクタ70の一端部71cと同じ方向を向く面であり、端面81bは、電気コネクタ70の他端部71dと同じ方向を向く面である。端面81aは、光コネクタ80のX軸方向における一端部80a側に露出している。フェルール81は、端面81aにおいて、光インターフェース部81c(第2光接続部)を有する。言い換えると、光インターフェース部81cは、光コネクタ80の一端部80aに設けられている。一端部80aの近傍には、電気インターフェース部73も設けられている。光インターフェース部81cは、発光装置2における光インターフェース部41cと光学的に結合される部分である。フェルール81は、光配線90の先端部を保持しており、光インターフェース部81cは、光配線90と光学的に結合されている。
本実施形態において、フェルール81は、光配線90としての光ファイバ群を保持するMTフェルールである。光配線90としての光ファイバ群は、Y軸方向に沿って並ぶとともにX軸方向に沿ってそれぞれ延びる複数(本実施形態では、8本)の光ファイバ91(第1光ファイバ)を有する。光インターフェース部81cは、Y軸方向に沿って一列に並ぶ複数の光結合部81dを有する。複数の光結合部81dの数は、光ファイバ91と同数とされる。複数の光結合部81dは、複数の光ファイバ91とそれぞれ光学的に結合されている。複数の光結合部81dは、端面81aに露出する複数の光ファイバ91の先端面であってもよい。
カバー部材82は、フェルール81の一部及び電気コネクタ70を覆っている。フェルール81の残部は、光コネクタ80の一端部80a側においてカバー部材82よりもX軸方向に突出している。カバー部材82は、電気コネクタ70における基部71の頂面71bに接合されている。言い換えると、カバー部材82は、電気コネクタ70に固定されている。また、フェルール81は、電気インターフェース部73に対して光インターフェース部81cがX軸方向に相対移動可能となるように、カバー部材82に保持されている。
具体的には、光コネクタ80は、カバー部材82の内部に収容された弾性体84(図7参照)を更に有しており、カバー部材82は、弾性体84を介してフェルール81を保持している。弾性体84は、例えば押しバネ部材(本実施形態では、圧縮コイルバネ)である。弾性体84は、フェルール81の端面81bに接合されている。弾性体84は、発光装置2とホスト装置3とが互いに接続される際、フェルール41に向けてフェルール81を付勢する。これにより、フェルール41,81間のPC(Physical Contact)荷重が確保される。弾性体84は、光コネクタ80の一端部80aにおいて、電気インターフェース部73よりも光インターフェース部81cがX軸方向に突出するように、フェルール81に付勢力を付与している。なお、フェルール81は、光コネクタ80に挿入されている状態では、X方向において電気インターフェース部73よりも突出するように、弾性体84によって、例えば3N以上の付勢力を付与されていてもよい。
複数のガイドピン83は、発光装置2及びホスト装置3の接続の際、発光装置2とホスト装置3との位置決めのために設けられている。複数のガイドピン83は、複数のガイド孔43に対応して、Y軸方向に沿って一列に並んでいる。複数のガイドピン83は、一対のガイドピン83a(第1ガイドピン)と、一対のガイドピン83b(第2ガイドピン)と、を含む。ガイドピン83bは、ガイドピン83aの外径よりも大きい外径を有する。また、光インターフェース部81cからガイドピン83bの先端までの長さL1は、光インターフェース部81cからガイドピン83aの先端までの長さL2よりも大きい(図5参照)。
図4に示されるように、一対のガイドピン83aは、発光装置2及びホスト装置3の接続の際、ガイド孔43aに挿入される。一対のガイドピン83aは、Y軸方向に光インターフェース部81cを挟む位置においてX軸方向に沿って延在している。一対のガイドピン83aは、フェルール81の端面81aに設けられている。一対のガイドピン83bは、発光装置2及びホスト装置3の接続の際、ガイド孔43bに挿入される。一対のガイドピン83bは、Y軸方向に一対のガイドピン83aを挟む位置において、一対のガイドピン83aと並んで延在している。一対のガイドピン83bは、カバー部材82にそれぞれ設けられている。
また、光コネクタ80では、光ファイバ91からなる光配線90を保持したフェルール81は、カバー部材82とは別部材であり、光コネクタ80から脱着可能な構成であってもよい。この場合、フェルール81を光コネクタ80から取り外す際、フェルール81は、弾性体84と一体で取り外すことができる。また、取り外した際には、弾性体84がフェルール81及び光配線90から脱着できる構造であってもよい。このような着脱可能な構造を有することで、フェルール81の光インターフェース部81c又は光配線90が破損した場合に、光配線90を保持したフェルール81を容易に交換できる。この場合、弾性体84は、例えば半割構造を有する弾性を有する樹脂又は板バネ構造等の構造を有することができるが、光コネクタ80へ取り付けた状態で付勢力(例えば3N以上)を与えることができる構造であれば特に限定されない。弾性体84が汎用的なバネ構造の場合、予め弾性体84に光ファイバ91を通した状態で両端にコネクタ等の光接続部材をつけた光配線90を用いるが、この場合、破損した光インターフェース部81c又は光配線の90の交換部材も予め弾性体84を取り付けたものを準備する必要がある。一方、弾性体84を光ファイバ91等から着脱可能な構造とすることで、予め弾性体84を取り付けた交換用部材を準備する必要がなくなり、また弾性体84を繰り返し使用することが可能となる。
[光装置の接続方法]
次に、図5から図10を参照し、発光装置2及びホスト装置3を互いに接続する光装置1の接続方法について説明する。発光装置2とホスト装置3との接続は、発光装置2をホスト装置3に挿入する操作によって行われる。
次に、図5から図10を参照し、発光装置2及びホスト装置3を互いに接続する光装置1の接続方法について説明する。発光装置2とホスト装置3との接続は、発光装置2をホスト装置3に挿入する操作によって行われる。
図5は、光装置1の接続方法における第1のステップを示す斜視図である。まず、第1のステップにおいて、上述した発光装置2及びホスト装置3を準備する。具体的には、発光装置2における光インターフェース部41cがホスト装置3における光インターフェース部81cとX軸方向に沿って向かい合うように、プリント配線基板61上に発光装置2を載置する。つまり、光インターフェース部81cは、発光装置2及びホスト装置3を互いに接続する際に、光インターフェース部41cと向かい合う。この状態において、発光装置2における電気インターフェース部21bも、ホスト装置3における電気インターフェース部73とX軸方向に沿って向かい合っている。
図6は、光装置1の接続方法における第2のステップを示す斜視図である。第2のステップでは、光インターフェース部41cを光インターフェース部81cに近づける向きに発光装置2をX軸方向に移動させ、光コネクタ80に設けられた複数のガイドピン83を、光コネクタ40に設けられた複数のガイド孔43にそれぞれ挿入する。より具体的には、まず、一対のガイドピン83bをガイド孔43bにそれぞれ挿入し、その後、一対のガイドピン83bの案内に従って発光装置2を更にX軸方向に移動させ、一対のガイドピン83aをガイド孔43aに挿入する。
図7及び図8は、光装置1の接続方法における第3のステップ及び第4のステップを示す斜視図である。なお、図8には、ホスト装置3の一部を切り欠いた構造が示されている。第3のステップでは、更に発光装置2をX軸方向に移動させ、電気インターフェース部73に電気インターフェース部21bの先端を進入させる。
第4のステップでは、電気インターフェース部73に電気インターフェース部21bを更に進入させ、フェルール41の端面41aとフェルール81の端面81aとを互いに接触させる。これにより、光インターフェース部41cと光インターフェース部81cとを光学的に結合させる。具体的には、複数の光結合部41d(例えば、端面41aに露出する複数の光ファイバ51の先端面)と、複数の光結合部81d(例えば、端面81aに露出する複数の光ファイバ91の先端面)とをそれぞれ物理的に接触させる。第4ステップにおいては、導電パターン22と導電端子75とは接触していないので、電気インターフェース部21bと電気インターフェース部73とは電気的には接続されていない。
図9及び図10は、光装置1の接続方法における第5のステップを示す斜視図である。第5のステップでは、フェルール81の端面81bに接合された弾性体84の付勢力に逆らうように発光装置2を押し込むことにより弾性体84を縮ませて、電気インターフェース部73に光インターフェース部81cを近づける。これにより、電気インターフェース部73の更に奥まで電気インターフェース部21bを進入させ、電気インターフェース部21bを電気インターフェース部73に電気的に接続する。より具体的には、導電パターン22と導電端子75とを互いに物理的に接触させる。以上により、発光装置2及びホスト装置3が互いに接続され、光装置1の接続が完了する。
[作用効果]
以上説明した光装置1、発光装置2、光ケーブル60、及び光装置1の接続方法の作用効果について説明する。光装置1では、発光装置2において、光コネクタ40の光インターフェース部41c、及び電気コネクタ20の電気インターフェース部21bが、ともにハウジング10の一端部10aに設けられている。そして、発光装置2のハウジング10の一端部10aにおいて、光インターフェース部41cが光コネクタ80の光インターフェース部81cと向かい合うとともに、電気インターフェース部21bが電気コネクタ70の電気インターフェース部73と向かい合う状態で、発光装置2とホスト装置3とが接続される。これにより、電気インターフェース部21bへの電圧(本実施形態においては、電源電圧)の入力、及び光インターフェース部41cからの光の出力の両方がハウジング10の一端部10aにおいて行われることとなる。したがって、作業員側を向くハウジング10の他端部10bにおいて、出力光に対する安全性が向上するので、出力光に対する安全確保のための対策を軽減することが可能となる。
以上説明した光装置1、発光装置2、光ケーブル60、及び光装置1の接続方法の作用効果について説明する。光装置1では、発光装置2において、光コネクタ40の光インターフェース部41c、及び電気コネクタ20の電気インターフェース部21bが、ともにハウジング10の一端部10aに設けられている。そして、発光装置2のハウジング10の一端部10aにおいて、光インターフェース部41cが光コネクタ80の光インターフェース部81cと向かい合うとともに、電気インターフェース部21bが電気コネクタ70の電気インターフェース部73と向かい合う状態で、発光装置2とホスト装置3とが接続される。これにより、電気インターフェース部21bへの電圧(本実施形態においては、電源電圧)の入力、及び光インターフェース部41cからの光の出力の両方がハウジング10の一端部10aにおいて行われることとなる。したがって、作業員側を向くハウジング10の他端部10bにおいて、出力光に対する安全性が向上するので、出力光に対する安全確保のための対策を軽減することが可能となる。
上記の光装置1のように、光コネクタ80は、発光装置2とホスト装置3とが接続される際に、光コネクタ40に対する光コネクタ80の位置決めを行う一対のガイドピン83aと、一対のガイドピン83aを挟む位置に設けられ、発光装置2とホスト装置3とが接続される際に、光コネクタ40に対する光コネクタ80の位置決めを行う一対のガイドピン83bと、を有している。ガイドピン83bの外径は、ガイドピン83aの外径よりも大きく、光インターフェース部81cからガイドピン83bの先端までの長さL1は、光インターフェース部81cからガイドピン83aの先端までの長さL2よりも長くてもよい。この場合、ガイドピン83aとガイドピン83bとによって段階的に位置決めされるので、発光装置2とホスト装置3との接続に関する操作性を向上できる。
上記の光装置1のように、光コネクタ40は、光インターフェース部41cを含むフェルール41と、フェルール41を保持する保持部材42と、を有している。光コネクタ80は、光インターフェース部81cを含むフェルール81と、フェルール81を保持するカバー部材82と、を有している。ガイドピン83bは、カバー部材82に設けられ、ガイドピン83aは、フェルール81に設けられる。フェルール41には、一対のガイドピン83aがそれぞれ挿入される一対のガイド孔43aが設けられ、保持部材42には、一対のガイド孔43aを挟む位置において、一対のガイドピン83bが挿入される一対のガイド孔43bが設けられる。ガイド孔43bの内径は、ガイド孔43aの内径よりも大きくてもよい。この場合、保持部材42とカバー部材82とが互いに位置決めされるとともに、フェルール41とフェルール81とが互いに位置決めされるので、より精密に位置合わせできる。
上記の光装置1のように、光インターフェース部41cは、保持部材42からX軸方向に突出しており、光インターフェース部81cは、カバー部材82からX軸方向に突出していてもよい。この場合、発光装置2とホスト装置3との接続の際に、光インターフェース部41cと光インターフェース部81cとの接続箇所が保持部材42及びカバー部材82に覆われないので、光インターフェース部41cと光インターフェース部81cとの接続箇所に対する視認性を向上できる。
上記の光装置1のように、光コネクタ80は、電気インターフェース部73よりも光インターフェース部81cがX軸方向に突出するようにフェルール81に付勢力を付与する弾性体84を有している。カバー部材82は、弾性体84を介してフェルール81を保持しており、カバー部材82は、電気コネクタ70に固定されていてもよい。この場合、光インターフェース部81cが電気インターフェース部73よりもX軸方向に突出するように付勢されているので、電気インターフェース部21bに電気インターフェース部73が接続される前に、光インターフェース部41cに光インターフェース部81cが接続される。これにより、発光デバイス30に電力が供給される前に、光インターフェース部41cから光インターフェース部81cに至る光路が規定される。したがって、電気インターフェース部21bに電気インターフェース部73から電圧が提供され、発光デバイス30から光が出力される際には、先に規定された光路に沿って光が導かれることとなるので、光インターフェース部41cから出力される光に対する安全性が更に向上する。
上記の発光装置2によれば、電気インターフェース部21bへの電圧の入力、及び光インターフェース部41cからの光の出力の両方がハウジング10の一端部10aにおいて行われることとなるので、他端部10bにおいて、出力光に対する安全確保のための対策を軽減することが可能となる。
上記の光ケーブル60によれば、電気インターフェース部73からの電圧の出力、及び光インターフェース部81cへの光の入力が互いに近傍において行われるので、電圧の入力及び光の出力の両方を共通する一端部10aにおいて行う発光装置2に接続される相手側の装置として適している。
上記の接続方法によれば、電気インターフェース部73に対する電気インターフェース部21bの電気的な接続、及び光インターフェース部81cに対する光インターフェース部41cの光学的な接続の両方がハウジング10の一端部10aにおいて行われることとなるので、伝送される光に対する安全確保のための対策を軽減することが可能となる。
また、上記の接続方法によれば、電気インターフェース部21bに電気インターフェース部73が接続される前に、光インターフェース部41cに光インターフェース部81cが接続されるので、発光デバイス30に電力が供給される前に、光インターフェース部41cから光インターフェース部81cに至る光路が規定される。したがって、光インターフェース部41cから出力される光に対する安全性が更に向上する。
以上の実施形態は、本開示の一実施形態について説明したものである。本開示に係る光装置、発光装置、光ケーブル、及び光装置の接続方法は、上述した各実施形態を任意に変更したものとすることができる。例えば、発光装置として、上記実施形態における発光装置2に代えて、光の送受信を行う装置(例えば、トランシーバ等)を適用してもよい。
また、上記実施形態では、発光装置2のフェルール41とホスト装置3のフェルール81との光接続がPC接続である構成を例示したが、接続方式は、これに限定されない。例えば、図11に示すように、フェルール41とフェルール81との間にスペーサ100を設け、フェルール41に保持される光ファイバ51と、フェルール81に保持される光ファイバ91とをエアギャップ方式で光接続させるようにしてもよい。この場合、光ファイバ51の先端と光ファイバ91の先端とが直接接続されないため(間に空気が介在する)、PC接続に比べて、耐ダスト性能を向上することができる。即ち、この方法によれば、ダストがフェルール同士の間に挟まっても潰されて固着しないため、エアブローでダストを容易に除去することができる。スペーサ100は、フェルール81の端面81aの周囲に光インターフェース部81cの光路を遮らないように設けられた開口を有する薄い膜(フィルム)であってもよい。また、スペーサ100は、フェルール41の端面に設けてもよい。また、エアギャップ方式以外の方式として、耐ダスト性の高いレンズ方式を発光装置2とホスト装置3の光接続構造に適用してもよい。このレンズ方式では、例えば、光結合部41dと光結合部81dの端面にレンズを配置し、これらレンズにより、光ファイバからのビーム径を拡大してコリメート光として光結合を行う。この方式では、ダストが付着しても相対的にダストが光路を隠す割合が小さくなるため、光結合における接続損失の低下を抑制することが可能となる。
また、発光装置2の光配線50を構成する光ファイバ51及びホスト装置3の光ケーブル60の光配線90を構成する光ファイバ91は、何れの光ファイバを用いてもよいが、偏波保持ファイバ(PMF:Polarization Maintaining Fiber)を用いることができる。光ファイバ51及び光ファイバ91に偏波保持ファイバを用いる場合、発光デバイス30の一端部30aでの発光素子31と光ファイバ51の結合点と、光結合部41dと光結合部81dの結合点で、それぞれ相互に偏波依存性が一致するように回転角度を調整した偏波保持ファイバで接続することで、偏波クロストーク(XT)及び結合部での偏波依存ロスを抑制し光パワーの損失無く光を供給することができる。
また、発光装置2及びホスト装置3内では光配線スペースに制約があるため、光ファイバ51及び光ファイバ91は、低曲げ損失タイプの光ファイバとすることができる。光ファイバ51及び光ファイバ91が上述した偏波保持ファイバである場合、低曲げ損失タイプの偏波保持ファイバとすることができる。偏波保持ファイバの曲げ損失を低減するには、例えば、応力付与部とは別に屈折率を低下させたトレンチ構造(図12を参照)を用いることで、光の閉じ込めを強くして、曲げ損失の低減を図ることができる。
また、発光装置2において、フェルール41又は光インターフェース部41cにダストが付着しないように、図13に示すように、発光装置2の光コネクタ40のある端面に着脱式のキャップ110を設け、フェルール41又は光インターフェース部41cをキャップ110で覆うようにしてもよい。同様に、ホスト装置3において、フェルール81又は光インターフェース部81cにダストが付着しないように、図14に示すように、ホスト装置3の入口に着脱式のキャップ120を設け、フェルール81又は光インターフェース部81cをキャップ120で覆うようにしてもよい。発光装置2をホスト装置3に挿入する前に、これらのキャップ110,120を取り外して勘合する形態を採用してもよい。また、ホスト装置3において、光インターフェース部81cにダストが付着しないよう、図15に示すように、光コネクタ80のフェルール81又は光コネクタ80全体に防塵カバー構造130を設けるようにしてもよい。同様に、発光装置2の光コネクタのフェルール41又は光コネクタ全体に防塵カバーを設けるようにしてもよい。
1…光装置
2…発光装置
3…ホスト装置
10…ハウジング(筐体)
10a…一端部
10b…他端部
11…上筐体
11a…平板
11b…ヒートシンク
12…下筐体
12a…側壁
12b…側壁
12c…底板
13…プルタブ
20…電気コネクタ
21…プリント配線基板
21a…誘電体基板
21b…電気インターフェース部(第1電気接続部)
21c…デバイス接続部
21d…主面
21e…裏面
22…導電パターン
23…導電端子
30…発光デバイス
30a…一端部
30b…他端部
31…発光素子
40…光コネクタ
41…フェルール(第1光接続用部材)
41a…端面
41b…端面
41c…光インターフェース部(第1光接続部)
41d…光結合部
42…保持部材(第1保持部材)
42a…底板
42b…側壁
42d…保持溝
43…ガイド孔
43a…ガイド孔(第1ガイド孔)
43b…ガイド孔(第2ガイド孔)
50…光配線
51…光ファイバ(第2光ファイバ)
60…光ケーブル
61…プリント配線基板(ホスト基板)
61a…実装面
70…電気コネクタ(ホスト用電気コネクタ)
71…基部
71a…底面
71b…頂面
71c…一端部
71d…他端部
72…基板接続部(第3電気接続部)
73…電気インターフェース部(第2電気接続部)
74…導電端子
75…導電端子
80…光コネクタ(ホスト用光コネクタ)
80a…一端部
81…フェルール(第2光接続用部材)
81a…端面
81b…端面
81c…光インターフェース部(第2光接続部)
81d…光結合部
82…カバー部材(第2保持部材)
83…ガイドピン
83a…ガイドピン(第1ガイドピン)
83b…ガイドピン(第2ガイドピン)
84…弾性体
90…光配線
91…光ファイバ(第1光ファイバ)
100…スペーサ
110…キャップ
120…キャップ
130…防塵カバー構造
S…収容空間
2…発光装置
3…ホスト装置
10…ハウジング(筐体)
10a…一端部
10b…他端部
11…上筐体
11a…平板
11b…ヒートシンク
12…下筐体
12a…側壁
12b…側壁
12c…底板
13…プルタブ
20…電気コネクタ
21…プリント配線基板
21a…誘電体基板
21b…電気インターフェース部(第1電気接続部)
21c…デバイス接続部
21d…主面
21e…裏面
22…導電パターン
23…導電端子
30…発光デバイス
30a…一端部
30b…他端部
31…発光素子
40…光コネクタ
41…フェルール(第1光接続用部材)
41a…端面
41b…端面
41c…光インターフェース部(第1光接続部)
41d…光結合部
42…保持部材(第1保持部材)
42a…底板
42b…側壁
42d…保持溝
43…ガイド孔
43a…ガイド孔(第1ガイド孔)
43b…ガイド孔(第2ガイド孔)
50…光配線
51…光ファイバ(第2光ファイバ)
60…光ケーブル
61…プリント配線基板(ホスト基板)
61a…実装面
70…電気コネクタ(ホスト用電気コネクタ)
71…基部
71a…底面
71b…頂面
71c…一端部
71d…他端部
72…基板接続部(第3電気接続部)
73…電気インターフェース部(第2電気接続部)
74…導電端子
75…導電端子
80…光コネクタ(ホスト用光コネクタ)
80a…一端部
81…フェルール(第2光接続用部材)
81a…端面
81b…端面
81c…光インターフェース部(第2光接続部)
81d…光結合部
82…カバー部材(第2保持部材)
83…ガイドピン
83a…ガイドピン(第1ガイドピン)
83b…ガイドピン(第2ガイドピン)
84…弾性体
90…光配線
91…光ファイバ(第1光ファイバ)
100…スペーサ
110…キャップ
120…キャップ
130…防塵カバー構造
S…収容空間
Claims (12)
- 第1方向に沿って延在する筐体と、前記筐体に搭載された発光デバイスと、前記筐体の一端部に設けられた第1光接続部を含み、前記発光デバイスと光学的に結合された光コネクタと、前記筐体の一端部に設けられ、前記発光デバイスを駆動するための電圧を受ける第1電気接続部を含む電気コネクタと、を有する発光装置と、
前記発光装置と接続される際に、前記第1光接続部と向かい合い、前記第1光接続部と光学的に結合される第2光接続部を含むホスト用光コネクタと、前記第1光接続部と前記第2光接続部とが互いに向かい合う状態において前記第1電気接続部と向かい合い、前記第1電気接続部と電気的に接続される第2電気接続部を含むホスト用電気コネクタと、前記ホスト用光コネクタ及び前記ホスト用電気コネクタが搭載されたホスト基板と、を有するホスト装置と、
を備え、
前記発光装置及び前記ホスト装置は、互いに接続される、光装置。 - 前記ホスト用光コネクタは、
前記発光装置と前記ホスト装置とが接続される際に、前記光コネクタに対する前記ホスト用光コネクタの位置決めを行う一対の第1ガイドピンと、
前記一対の第1ガイドピンを挟む位置に設けられ、前記発光装置と前記ホスト装置とが接続される際に、前記光コネクタに対する前記ホスト用光コネクタの位置決めを行う一対の第2ガイドピンと、を有し、
前記第2ガイドピンの外径は、前記第1ガイドピンの外径よりも大きく、
前記第2光接続部から前記第2ガイドピンの先端までの長さは、前記第2光接続部から前記第1ガイドピンの先端までの長さよりも長い、
請求項1に記載の光装置。 - 前記光コネクタは、
前記第1光接続部を含む第1光接続用部材と、
前記第1光接続用部材を保持する第1保持部材と、を有し、
前記ホスト用光コネクタは、
前記第2光接続部を含む第2光接続用部材と、
前記第2光接続用部材を保持する第2保持部材と、を有し、
前記第1ガイドピンは、前記第2光接続用部材に設けられ、
前記第2ガイドピンは、前記第2保持部材に設けられ、
前記第1光接続用部材には、前記一対の第1ガイドピンがそれぞれ挿入される一対の第1ガイド孔が設けられ、
前記第1保持部材には、前記一対の第1ガイド孔を挟む位置において、前記一対の第2ガイドピンが挿入される一対の第2ガイド孔が設けられ、
前記第2ガイド孔の内径は、前記第1ガイド孔の内径よりも大きい、
請求項2に記載の光装置。 - 前記第1光接続部は、前記第1保持部材から前記第1方向に突出しており、
前記第2光接続部は、前記第2保持部材から前記第1方向に突出している、
請求項3に記載の光装置。 - 前記第2光接続用部材は、前記第1方向に沿って前記ホスト用光コネクタから着脱自在である、
請求項3または請求項4に記載の光装置。 - 前記ホスト用光コネクタは、前記第2電気接続部よりも前記第2光接続部が前記第1方向に突出するように前記第2光接続用部材に付勢力を付与する弾性体を有し、
前記第2保持部材は、前記弾性体を介して前記第2光接続用部材を保持しており、
前記第2保持部材には、前記ホスト用電気コネクタが固定されている、
請求項3から請求項5のいずれか一項に記載の光装置。 - 前記第2光接続用部材は、前記ホスト用光コネクタに挿入されている状態では前記第2電気接続部より前記第1方向に突出するように前記弾性体により3N以上の付勢力で保持され、
前記第2光接続用部材は、前記ホスト用光コネクタから取り外す際に、前記第2光接続用部材及び前記弾性体が少なくとも一体として取り外され、
前記ホスト用光コネクタから取り外した状態で、前記弾性体は、第2光接続用部材及び当該第2光接続用部材に保持された第1光ファイバへ着脱自在な構成を有する、
請求項6に記載の光装置。 - 前記ホスト装置は、
前記ホスト用光コネクタに取り付けられ、前記第2光接続部と光学的に結合された第1光ファイバと、
前記第2電気接続部に接続され、前記ホスト基板に設けられた配線と、
を更に有し、
前記ホスト用電気コネクタは前記ホスト用光コネクタに固定されている、
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の光装置。 - 前記発光装置は、前記発光デバイス及び前記第1光接続部とそれぞれ光学的に結合された複数の第2光ファイバを更に有し、
前記第1光接続部は、前記第1方向に交差する第2方向に沿って並び、前記複数の第2光ファイバとそれぞれ光学的に結合された複数の光結合部によって構成されている、
請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の光装置。 - 第1方向に沿って延在する筐体と、
前記筐体に搭載された発光デバイスと、
前記筐体の一端部に設けられ、外部の光伝送路と光学的に結合される第1光接続部を有し、前記発光デバイスと光学的に結合された光コネクタと、
前記筐体の一端部に設けられ、前記発光デバイスを駆動するための電圧を受ける第1電気接続部を有する電気コネクタと、
を備える、発光装置。 - 第1方向に沿って延在する光ファイバと、
前記第1方向に沿って前記光ファイバを保持するホスト用光コネクタと、
前記ホスト用光コネクタに取り付けられたホスト用電気コネクタと、
を備え、
前記ホスト用光コネクタは、前記第1方向における一端部に設けられ、前記光ファイバへ伝送する光を受ける第2光接続部を有し、
前記ホスト用電気コネクタは、前記一端部の近傍に設けられ、外部の電気配線と電気的に接続される第2電気接続部、及び、前記第1方向とは異なる第2方向に沿って別の外部の電気配線と電気的に接続される第3電気接続部を有する、
光ケーブル。 - 発光装置及びホスト装置を互いに接続する光装置の接続方法であって、
第1方向に沿って延在する筐体と、前記筐体に搭載された発光デバイスと、前記筐体の一端部に設けられた第1光接続部を含み、前記発光デバイスと光学的に結合された光コネクタと、前記筐体の一端部に設けられた平板状の第1電気接続部を含み、前記発光デバイスを駆動するための電圧を受ける電気コネクタと、を備える前記発光装置を準備するステップと、
前記第1光接続部と向かい合う第2光接続部を含むホスト用光コネクタと、前記第1電気接続部と向かい合い、前記第1電気接続部が進入可能な凹状の第2電気接続部を含むホスト用電気コネクタと、前記ホスト用光コネクタ及び前記ホスト用電気コネクタが搭載されたホスト基板と、を備える前記ホスト装置を準備するステップと、
前記ホスト用光コネクタに設けられた複数のガイドピンを、前記光コネクタに設けられた複数のガイド孔にそれぞれ挿入するステップと、
前記第2電気接続部に前記第1電気接続部を進入させるステップと、
前記第2光接続部に前記第1光接続部を光学的に結合するステップと、
前記第2電気接続部に前記第1電気接続部を電気的に接続するステップと、
を含む、光装置の接続方法。
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