光送受信装置および光送受信モジュール
【課題】
一心双方向光送受信装置において、効果的に電気的クロストークを低減するための光送受信モジュールと回路基板との接続方法を提供する。
【解決手段】
発光素子を内蔵する少なくとも１つの送信アセンブリと、受光素子を内蔵する１つ又は複数の受信サブアセンブリと、前記送信サブアセンブリと前記受信サブアセンブリを固定する筐体と、を具える光送受信モジュールと、電子素子が実装された回路基板とを有する光送受信装置であって、前記受信サブアセンブリのステムを構成する少なくとも１つのステムベース部と前記送信サブアセンブリのステムを構成するステムベース部が前記回路基板のグランドパターンに直接接続されている。
一心双方向光送受信装置において、効果的に電気的クロストークを低減するための光送受信モジュールと回路基板との接続方法を提供する。
【解決手段】
発光素子を内蔵する少なくとも１つの送信アセンブリと、受光素子を内蔵する１つ又は複数の受信サブアセンブリと、前記送信サブアセンブリと前記受信サブアセンブリを固定する筐体と、を具える光送受信モジュールと、電子素子が実装された回路基板とを有する光送受信装置であって、前記受信サブアセンブリのステムを構成する少なくとも１つのステムベース部と前記送信サブアセンブリのステムを構成するステムベース部が前記回路基板のグランドパターンに直接接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一心双方向光通信に用いる光送受信装置およびそれに用いる光送受信モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一心双方向光通信に用いる光送受信装置は主に光送受信モジュール、送信回路部、受信回路部からなる。まず光送受信モジュールの構造について従来例を説明する。
【０００３】
光送受信モジュールには発光素子と受光素子を搭載しており、通常はレーザダイオード（ＬＤ）とフォトダイオード（ＰＤ）を用いる。ステムは軟鋼をプレス成形しＡｕめっきしたステムベースに貫通孔を開け半導体素子を接続するリード端子を挿入し、低融点ガラスで支持するとともにケース端子をステムベースに溶接したものである。このステムに光素子や電子素子を実装、配線し、レンズ付きキャップで封止しサブアセンブリ化する。発光素子を実装したものを送信サブアセンブリ、受光素子を実装したものを受信サブアセンブリと呼ぶ。これらを分波フィルタを支持した筐体に挿入し、光ファイバと調心・固定することでモジュール化する。サブアセンブリは筐体に挿入するので筐体の方が大きいものが多い（特許文献１〜３）。また筐体とＬＤ、ＰＤの固定は光軸固定に関して長期信頼性で実績のあるＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザ溶接が使われてきた。このようなことから、筐体やレンズ付キャップには溶接に適したステンレス鋼を使ってきた。ＬＤから出た送信光はレンズで集光し、分波フィルタを通過して光ファイバに入る。逆に光ファイバからの受信光は分波フィルタで反射されレンズで集光されてＰＤに入る。この構造で一心双方向通信を実現している。
【０００４】
送信サブアセンブリと受信サブアセンブリを一つの筐体に一体化した光送受信モジュールにおいてクロストーク対策は重要である。特にサイズが小型化し送信サブアセンブリと受信サブアセンブリの間の距離が減少していく昨今、その要求は厳しい。クロストークには光学的クロストークと電気的クロストークがあり、電気的クロストークには電波によるものと電流によるものがある。光学的クロストークは光素子や光学フィルタの性能、迷光抑制で対策する。一方電気的クロストークについては、動作時に送信サブアセンブリで高い繰り返し周波数の強力なパルス信号を発生し、送信サブアセンブリの大電流信号からのクロストークが、微弱信号を受信する受信サブアセンブリのノイズを発生する為、対応が難しい。
【０００５】
一心双方向光通信に用いる光送受信装置として機器に実装する場合は、ＬＤ駆動回路を搭載した送信回路部と、ゲインアンプなどを搭載した受信回路部を一体化した回路基板、あるいはクロストーク対策のために分割した基板や可曲性基板に前記光送受信モジュールを構成する各サブアセンブリを実装してきた。図４にその接続状態を示す。光送受信モジュールの光送信部８３のリードピン８５、８５、・・・及び光受信部８４のリードピン８６、８６、・・・に対して、それらの先端部分が回路基板８１に垂直となるようにリードフォーミングし、回路基板８１に設けたリードピン接続用の孔部にリードピン８５，８５、・・・及びリードピン８６，８６、・・・を挿入して、回路基板８１の裏面から半田付けした光送受信装置である。光送信部および光受信部のリードピンのうち１ピンはケース端子である。
【０００６】
これまでは数百ＭＨｚ以下の低速のデジタル伝送で使われることが多かった。そのため送信サブアセンブリと受信サブアセンブリをそれぞれのステムのケース端子を介してグランドパターンに接続することにより、ステム、キャップ、筐体の電位がグランドに等しくなり、レーザを駆動し電流を数１０ｍＡ投入しても、電流によるクロストークも電波によるクロストークも抑制できた（特許文献４）。
【特許文献１】特開平６−１６０６７４号公報
【特許文献２】特表２００３−５２４７８９号公報
【特許文献３】特開２００４−０１２６４７号公報
【特許文献４】特開２００５−２１７０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが最近の一心双方向光通信に用いる光送受信モジュールは１．２ＧＨｚ以上の高速デジタル伝送への適用や光ＣＡＴＶの映像信号に対応するためアナログ受信部を搭載したモジュールが求められる。アナログ受信の場合、例えばＣＡＴＶでは周波数８６０ＭＨｚ，ＢＳ放送再送信では１．３ＧＨｚで±０．５ｄＢの帯域を保証しなければならず、高周波領域に至るまで搬送波レベルに対して−６０ｄＢｃ以下の低クロストーク特性が要求される。
【０００８】
この光送受信モジュールを基板に接続する場合、従来のように送信サブアセンブリや受信サブアセンブリをそれぞれのステムのケース端子を介してグランドパターンに接続するだけでは不充分である。図９はＬＤをギガビットイーサーポン（ＧＥ−ＰＯＮ）のアイドル信号で駆動させる一方で、４６０ＭＨｚまでの６０ｃｈの光ＣＡＴＶ映像信号および７６５．２５ＭＨｚの映像信号受信時のＰＤ出力の１ＧＨｚまでの周波数スペクトルを示したものである。横軸は信号周波数で単位はＭＨｚ、縦軸は信号出力電圧で単位はｄＢμＶである。解像帯域幅は３０ｋＨｚ，ビデオ帯域幅は１ｋＨｚである。１００から４６０ＭＨｚまでの映像信号および７６５．２５ＭＨｚの映像信号とともに５００ＭＨｚ，５６２．５ＭＨｚ，６８７．５ＭＨｚ，７５０ＭＨｚ，８１２．５ＭＨｚ，８４０ＭＨｚ，８７５ＭＨｚ，９３７．５ＭＨｚ付近にＬＤのアイドル信号が見られる。図１０はＬＤをＧＥ−ＰＯＮのアイドル信号で駆動させ、映像信号を受信しない場合のＰＤ出力の１ＧＨｚまでの周波数スペクトルを示したものである。横軸は信号周波数で単位はＭＨｚ、縦軸は信号出力電圧で単位はｄＢμＶである。解像帯域幅は３０ｋＨｚ，ビデオ帯域幅は１ｋＨｚである。信号光を受信するしないにかかわらずＬＤを駆動しているだけで５００ＭＨｚ，５６２．５ＭＨｚ，６８７．５ＭＨｚ，７５０ＭＨｚ，８１０ＭＨｚ，８７５ＭＨｚ，９３７．５ＭＨｚ付近にＬＤ駆動のＧＥ−ＰＯＮのアイドル信号が乗っている。これは、送信サブアセンブリや受信サブアセンブリをそれぞれのステムのケース端子を介してグランドパターンに接続するだけではＬＤ駆動時にＬＤから発生する電気的クロストークをグランドで吸収しきれない一方、ケース端子自体がＬ（インダクタンス）として作用していると考えられる。
【０００９】
本発明は一心双方向光送受信装置において、効果的に電気的クロストークを低減するための光送受信モジュールと回路基板との接続方法を提供することを第１の目的とする。またこの接続方法を容易に実現する光送受信モジュールを提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光送受信装置は、発光素子を内蔵する少なくとも１つの送信サブアセンブリと、受光素子を内蔵する１つまたは複数の受信サブアセンブリと、前記送信サブアセンブリと前記受信サブアセンブリを固定する筐体と、を具える光送受信モジュールと、電子素子が実装された回路基板とを有する光送受信装置であって、
前記受信サブアセンブリのステムを構成するステムベース部のうち少なくとも１つのステムベース部と前記送信サブアセンブリのステムを構成するステムベース部が前期回路基板のグランドパターンに直接接続されていることを特徴とする。
【００１１】
送信サブアセンブリおよび受信サブアセンブリのステムベース部を回路基板のグランドパターンにリードピン等を介さずに直接接続した。これにより電気的クロストークが低減でき、ＬＤ駆動時にも高周波ノイズの無い良好な受信特性が得られた。
【００１２】
送信サブアセンブリと受信サブアセンブリのステムベースをグランドパターンにリードピン等を介さずに直接接続すると、ステムの浮遊電位がより強固に固定され、送信サブアセンブリ駆動時に生じる高周波ノイズをグランドへアースできる。特に送信サブアセンブリと受信サブアセンブリのステムベースを共にグランドパターンに落すことで低い電気的クロストークの光送受信モジュールを実現できる。さらにステムは表面にＡｕめっきを施しているために、半田付けする場合も半田の濡れ性がよく、電気的接続が容易であり電気的クロストークを低減しやすい。
【００１３】
筐体をグランドパターンに直接接続しても効果は不十分である。筐体は送信サブアセンブリと受信サブアセンブリを光軸固定する際、高信頼性を確保するためにレーザ溶接する。溶接に最適な金属としては耐食性、強度、価格面からステンレス鋼が使われる。
【００１４】
ところがステンレス鋼は普通の金属と比べて、電気抵抗が大きい。ステムに使われる軟鋼ＳＰＣＣ材が１５Ω・ｃｍ程度に対して４〜５倍の７０Ω・ｃｍ程度を有する。ステンレス鋼は耐食性が大きい金属であるが電気抵抗が大きく、しかも半田付けは困難である。
【００１５】
筐体部を物理的に強引にグランドパターンに直接接続しても、電気抵抗が大きいためアースが不十分となる。接地が不充分な高インピーダンス部はさまざまの回路の影響を受け、それで電位が浮遊する。特に送信サブアセンブリで生じる高周波ノイズは充分に落しきれずに、一部が受信サブアセンブリ側に回りこんで電気的クロストークとして受信信号に重畳してしまう訳である。
【００１６】
そのような訳で前記送信サブアセンブリのステムベース部と前記受信サブアセンブリのステムベース部が回路基板のグランドパターンに直接接続するほうが効果的に電気的クロストークを低減できる。
【００１７】
もちろん前記送信サブアセンブリのステムベース部と前記受信サブアセンブリのステムベース部がすべて回路基板のグランドパターンに直接接続してもよい。それにより、すべてのステムの浮遊電位が固定され、低い電気的クロストークの光送受信モジュールを実現できる。
【００１８】
また本発明の光送受信装置は、発光素子を内蔵する少なくとも１つの送信サブアセンブリと、受光素子を内蔵する１つまたは複数の受信サブアセンブリと、前記送信サブアセンブリと前記受信サブアセンブリを固定する筐体と、を具える光送受信モジュールと、電子素子が実装された回路基板とを有する光送受信装置であって、
前記受信サブアセンブリのステムを構成するステムベース部のうち少なくとも１つのステムベース部と前記送信サブアセンブリのステムを構成するステムベース部が回路基板のグランドパターンに直接半田付けされていることを特徴とする。ステムのベースはＡｕメッキを施しており、半田の濡れ性が良好であり、接触抵抗も小さくなる。
【００１９】
また本発明の光送受信装置は、発光素子を内蔵する少なくとも１つの送信サブアセンブリと、受光素子を内蔵する１つまたは複数の受信サブアセンブリと、前記送信サブアセンブリと前記受信サブアセンブリを固定する筐体と、を具える光送受信モジュールと、電子素子が実装された回路基板とを有する光送受信装置であって、
前記受信サブアセンブリのステムを構成するステムベース部のうち少なくとも１つのステムベース部と前記送信サブアセンブリのステムを構成するステムベース部を回路基板のグランドパターンにフランジなどの金属部品で止めたことを特徴とする。これにより電気的クロストークが低減でき、ＬＤ駆動時にも高周波ノイズの無い良好な受信特性が得られる。
【００２０】
また本発明の光送受信装置に搭載する光送受信モジュールは、アナログ信号光を受光するアナログフォトダイオードを内蔵する受光サブアセンブリを少なくとも１つ備えることを特徴とする。
【００２１】
この接続方法は搬送波に対して−６０ｄＢｃという電気的クロストーク仕様が厳しい光ＣＡＴＶアナログ信号の受信時に特に有効である。
【００２２】
また本発明の光送受信モジュールは、回路基板のグランドパターンに直接接続されるステムを構成するステムベース部の半径は、該光送受信モジュールの筐体の回路基板への最近接部と前記筐体軸心との距離以上大きい事を特徴とする。すなわちステムベース部が筐体よりも回路基板側に出っ張っている事を特徴とする。この構造であれば、特別な構造上・配線上の工夫も要らずにステムベースをグランドパターンに容易に直接接続できる。
【００２３】
また本発明の光送受信モジュールは前記ステムベース部のグランドパターンと接する部分は平面であることを特徴とする。この構造であれば、ステムを構成するステムベース部をグランドパターンに容易に安定して接続でき、生産性が向上する。
【００２４】
また本発明の光送受信モジュールは前記ステムベース部に、グランドパターンに直接接続するためのフランジを有することを特徴とする。この構造であれば、特別な構造上・配線上の工夫も要らずにステムベースをグランドパターンに容易に直接接続できる。
【００２５】
また本発明の光送受信モジュールは、前記ステムベース部に設けられた前記フランジに前記ステムベース部と前記グランドパターンをつなぐステンレスよりも低い抵抗率の部分を有することを特徴とする。この構造であれば、回路基板に切り欠きを入れ、そこに光送受信モジュールを配置することに対応できるようになる。すなわち両面実装基板にも特別な構造上・配線上の工夫も要らずにステムベースをグランドパターンに容易に直接接続できる上、ステムベース部を固定するので円周方向のねじれを抑制できる。またこれにより小型で低クロストークの光送受信装置を実現できる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように光送受信装置において、発光サブアセンブリと受光サブアセンブリのステムベースをグランドパターンに直接接続することによって効果的に電気的クロストークを低減できる。また電気的クロストークを容易に低減できる光送受信モジュールを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の構成について、光送受信装置に本発明を適用した実施例とともに説明する。なお実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号をつけ、その繰り返しは省略する。
【実施例１】
【００２８】
図３は本発明の実施例１で使用している一送信二受信の光送受信モジュールの構成を示す断面図である。
【００２９】
図３に示すように光送受信モジュール１は送信サブアセンブリ１０、アナログ受信サブアセンブリ２０、受信サブアセンブリ３０、分波フィルタを支持する筐体４０、及び光ファイバ５０を主体にして構成される。この種のモジュールは一心双方向光通信や光加入者伝送システムの送受信に使われる。
【００３０】
前記送信サブアセンブリは波長λ１（例えば１．３μｍ）の送信光を放射するＬＤ素子１５をステム１１に搭載し、このＬＤ素子１５をステム１１およびレンズキャップ１７で形成されるキャビティ内に気密封止している。レンズ１８は鉛ガラスで形成された非球面レンズであるが、用途に応じて例えば球レンズでもよい。レンズキャップ１７は例えばステンレス合金で形成される。ＬＤ素子１５は例えばＩｎＰ基板に成長したＩｎＧａＡｓＰの活性層を有するＦＰ−ＬＤ（Fabry-Perot Laser Diode）であるが、用途に応じてＤＦＢ−ＬＤ（Distribution Feedback Laser Diode）でもよい。ステム１１は軟鋼で形成されＡｕメッキされる。
【００３１】
前記受信サブアセンブリ３０は波長λ２（例えば１．４９μｍ）の受信光に感度のあるＰＤ素子３２をステム３１に搭載して、このＰＤ素子３２をステム３１およびレンズキャップ３３で形成されるキャビティ内に気密封止している。レンズ３４は例えばＢＫ７で形成される球レンズである。キャップ３３はステンレス鋼で形成される。ＰＤ素子３２は例えばＩｎＧａＡｓの受光層を有するＰＩＮ−ＰＤを用いても良いし、ＩｎＧａＡｓの受光層を有するアバランシェフォトダイオードを用いてもよい。前記受信サブアセンブリ３０は前記ＰＤ素子３２とともにトランスインピーダンスアンプＩＣ（図示せず）やダイキャップ（図示せず）を実装・接続する構成でも良い。ステム３１は軟鋼で形成されＡｕメッキされる。
【００３２】
前記アナログ受信サブアセンブリ２０は波長λ３（例えば１．５５μｍ）の受信光に感度のあるＰＤ素子２２をステム２１に搭載して、このＰＤ素子２２をステム２１およびレンズキャップ２３で形成されるキャビティ内に気密封止している。レンズ２４は例えばＢＫ７で形成される球レンズである。キャップ２３はステンレス鋼で形成される。ＰＤ素子２２は光−電気変換の直線性に優れ、相互変調２次歪ＩＭＤ２が−７０ｄＢｃ以下の例えばＩｎＧａＡｓの受光層を有するＰＩＮ−ＰＤを用いても良い。ステム２１は軟鋼で形成されＡｕメッキされる。
【００３３】
筐体は分波フィルタ４２、カットフィルタ４３、および支持ケース４１からなる。分波フィルタ４２は波長λ１の送信光に対して透過的で、波長λ２の受信光に対して反射的である。分波フィルタは波長選択的透明鏡であり、例えばバリウムホウケイサンガラス上に誘電体多層膜を蒸着して分波特性を形成する。カットフィルタ４３は波長λ２の単色性を高め光学的クロストークを低減するために設ける。これもバリウムホウケイサンガラス上に誘電体多層膜を蒸着して波長特性を形成する。支持ケース４１は筐体本体でもあり、分波フィルタ４２、カットフィルタ４３を備え、送信サブアセンブリ１０、アナログ受信サブアセンブリ２０、受信サブアセンブリ３０、光ファイバ５０を支持する。支持ケース４１は溶接に適したステンレス鋼からなり、送信サブアセンブリ１０から光ファイバ５０への光路、分波フィルタ４２を支持する略４５度の傾斜面、送信サブアセンブリ１０を支持する円筒内面、カットフィルタ４３を固定する円筒状窪み、アナログ受信サブアセンブリ２０、受信サブアセンブリ３０、光ファイバ５０を固定する固定面を切削により、一体物で形成する。
【００３４】
次に組み立て手順は以下の通りである。まず筐体の支持ケース４１に分波フィルタ４２とカットフィルタ４３をＵＶ硬化樹脂で貼り付ける。次に光ファイバ５０と送信サブアセンブリ１０を挿入して、調心を行ったのち、支持ケース４１と送信サブアセンブリ１０をＹＡＧレーザ溶接により固定する。その後再度光ファイバ５０の調心を行い光ファイバと筐体を同じくＹＡＧレーザ溶接により固定する。次に受信サブアセンブリ３０およびアナログ受信サブアセンブリ２０を調心し同じくＹＡＧレーザ溶接により固定する。
【００３５】
本発明の光送受信モジュールはＬＤと光ファイバの光軸方向の調心を送信サブアセンブリ１０を光軸方向にスライドさせて行うので分波フィルタ４２−光ファイバ５０間の距離は常に一定となり、ＰＤの受光感度はＬＤの調心により影響を受けない特徴がある。本発明の光送受信モジュールは前述のように受信サブアセンブリ３０とアナログ受信サブアセンブリ２０を有して１送信２受信構造としてもよいし、受信サブアセンブリ３０もしくはアナログ受信サブアセンブリ２０のみを有する１波長送信１波長受信構造としても良い。アナログ受信サブアセンブリ２０に搭載するＰＤには空間電荷効果を抑制し、光電気変換特性の直線性に優れたアナログ受信専用ＰＤが用いられる。この場合、光送受信モジュールとしてはさらにクロストークを低減する必要がある。
【００３６】
次に前記光送受信モジュールを使った光送受信装置について説明する。図１は本発明の一心双方向光送受信装置を示したものである。１送信２受信構造の一心双方向光モジュール１と回路基板２からなる。
【００３７】
回路基板２は送信回路部２ｂ、受信回路部２ｃ、およびアナログ受信回路部２ａからなり、送信回路部２ｂにはパワー制御機能、異常検出機能、消光比制御機能を有し、ＬＤ駆動ＩＣ４が、受信回路部２ｃはデジタル受信ＩＣ６が、アナログ受信回路２ａは利得制御機能を有し、アナログ受信ＩＣ３とゲインアンプ、インピーダンス整合器、受信光モニター回路（いずれも図示せず）等がそれぞれ実装される。
【００３８】
光送受信モジュールの送信サブアセンブリ１０の各リード端子は送信回路部に、アナログ受信サブアセンブリ２０の各リード端子はアナログ受信回路部に、受信サブアセンブリ３０の各リード端子はアナログ受信回路部にそれぞれリードフォームした後に接続する。その際、図２のように各サブアセンブリのステムベース部１１，２１，３１は共通のグランドパターンに直接接続される。グランドパターンへの接続は直接半田付け７で行ったが図６のようにフランジなどの金属部品８で止めても良い。回路基板のグランドパターンに直接接続されるステムベース部を構成するステムの半径が、該光送受信モジュールの筐体の回路基板への最近接部と前記筐体軸心との距離以上である事を特徴とする光送受信モジュールであればグランドパターンに直接接続しやすい。またさらにアナログ受信回路部と送信回路部の間には銅薄板製の遮蔽壁５を設け、これを共通のグランドパターンに直接接続してもよい。これらの対策により、ＬＤ駆動時に大電流が振り込まれても、受信部には電気的クロストークに起因するノイズは充分に抑制された。図１１には受光信号の周波数特性を示す。横軸は信号周波数で単位はＭＨｚ、縦軸は信号出力電圧で単位はｄＢμＶである。解像帯域幅は３０ｋＨｚ，ビデオ帯域幅は１ｋＨｚである。図１０で見られたようなＬＤ固有のノイズが見られない。
【実施例２】
【００３９】
光送受信モジュールの構成は実施例１と同じである。図７に示すように光送受信モジュールの送信サブアセンブリおよび受信サブアセンブリのステムベース部を筐体より大きく設計し、回路基板側をカットして平坦部を設けたところ、パッケージベース部とグランドパターンとの直接接続が確実かつ容易になり、図１１と同様に電気的クロストークも低減した。
【実施例３】
【００４０】
光送受信モジュールの構成は実施例２と同じである。図８に示すように光送受信モジュールの送信サブアセンブリおよび受信サブアセンブリのステムベース部の回路基板側に平坦部を設けたところ、パッケージベース部とグランドパターンとの直接接続が確実かつ容易になり、図１１と同様に電気的クロストークも低減した。
【実施例４】
【００４１】
光送受信モジュールの構成は実施例１と同じである。ステムベース部にステムベース部と回路基板のグランドパターンを直接接続するフランジを有する。フランジは燐青銅製であり、ステムベース部と前記グランドパターンをつなぐ金メッキ部分を有するが、銅合金製やステンレス製でステムベース部とグランドパターンをつなぐ金メッキ部分を有するフランジでもよい。フランジはステムベース部に半田付けした。図１２（Ａ）に示すように回路基板には矩形の切り欠きを入れ、そこに光送受信モジュールを配置した。なおこの図ではＩＣや遮蔽板は省略した。各光素子のリードを回路基板の対応する端子に接続するとともにフランジでステムベース部と回路基板のグランドパターンを直接接続したところ図１１と同様に電気的クロストークが減少した。
【００４２】
上記において、本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態および実施例は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（Ａ）は本発明の光送受信装置の部品配置を示す概略説明図である。（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’線での断面図である。
【図２】本発明の光送受信装置で、光送受信モジュールのサブアセンブリのステムベースを直接半田付けによりグランドパターンに直接接続した状態を示す図。
【図３】本発明の光送受信モジュールの構成を示す断面図である。
【図４】従来の光送受信装置で、光送受信モジュールを回路基板に接続した状態を示す説明図である。
【図５】従来の光送受信装置で、光送受信モジュールの筐体を回路基板に接続した状態を示す説明図である。
【図６】本発明の光送受信装置で、光送受信モジュールのサブアセンブリのステムベースをフランジによりグランドパターンに直接接続した状態を示す説明図である。
【図７】ステムベース部を一部カットして平坦部を設けた本発明の光送受信モジュールを一心双方向光送受信装置の回路基板のグランドパターンに直接接続した状態を示す説明図である。
【図８】ステムベース部に平坦部を設けた本発明の光送受信モジュールを一心双方向光送受信装置の回路基板のグランドパターンに直接接続した別の例を示す説明図である。
【図９】従来の光送受信装置において、信号送受信時にアナログ受信部で受信した信号の出力の周波数特性を示す説明図である。
【図１０】従来の光送受信装置において、信号送信時にアナログ受信部で受信した信号の出力の周波数特性を示す説明図である。
【図１１】本発明の一心双方向光送受信装置において、信号送信時にアナログ受信部で受信した信号の出力の周波数特性を示す説明図である。
【図１２】（Ａ）は本発明の一心双方向光送受信モジュールを切り欠きを設けた回路基板に実装した形態を示す説明図の上面図である。（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 光送受信モジュール
２ 回路基板
３ アナログ受信ＩＣ
４ ＬＤ駆動ＩＣ
５ 遮蔽壁
６ デジタル受信ＩＣ
７ 半田
８ フランジ
１０ 送信サブアセンブリ
１１ ステム
１５ ＬＤ素子
１７ レンズキャップ
１８ レンズ
２０ アナログ受信サブアセンブリ
２１ ステム
２２ ＰＤ素子
２３ レンズキャップ
２４ レンズ
３０ 受信サブアセンブリ
３１ ステム
３２ ＰＤ素子
３３ レンズキャップ
３４ レンズ
４０ 筐体
４１ 支持ケース
４２ 分波フィルタ
４３ カットフィルタ
４９ 筐体
５０ 光ファイバ
８５ リードピン
８６ リードピン
９０ 光送受信モジュール
９１ ステム
９２ ステム
９３ ステム
９４ グランドパターン
【技術分野】
【０００１】
本発明は一心双方向光通信に用いる光送受信装置およびそれに用いる光送受信モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一心双方向光通信に用いる光送受信装置は主に光送受信モジュール、送信回路部、受信回路部からなる。まず光送受信モジュールの構造について従来例を説明する。
【０００３】
光送受信モジュールには発光素子と受光素子を搭載しており、通常はレーザダイオード（ＬＤ）とフォトダイオード（ＰＤ）を用いる。ステムは軟鋼をプレス成形しＡｕめっきしたステムベースに貫通孔を開け半導体素子を接続するリード端子を挿入し、低融点ガラスで支持するとともにケース端子をステムベースに溶接したものである。このステムに光素子や電子素子を実装、配線し、レンズ付きキャップで封止しサブアセンブリ化する。発光素子を実装したものを送信サブアセンブリ、受光素子を実装したものを受信サブアセンブリと呼ぶ。これらを分波フィルタを支持した筐体に挿入し、光ファイバと調心・固定することでモジュール化する。サブアセンブリは筐体に挿入するので筐体の方が大きいものが多い（特許文献１〜３）。また筐体とＬＤ、ＰＤの固定は光軸固定に関して長期信頼性で実績のあるＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザ溶接が使われてきた。このようなことから、筐体やレンズ付キャップには溶接に適したステンレス鋼を使ってきた。ＬＤから出た送信光はレンズで集光し、分波フィルタを通過して光ファイバに入る。逆に光ファイバからの受信光は分波フィルタで反射されレンズで集光されてＰＤに入る。この構造で一心双方向通信を実現している。
【０００４】
送信サブアセンブリと受信サブアセンブリを一つの筐体に一体化した光送受信モジュールにおいてクロストーク対策は重要である。特にサイズが小型化し送信サブアセンブリと受信サブアセンブリの間の距離が減少していく昨今、その要求は厳しい。クロストークには光学的クロストークと電気的クロストークがあり、電気的クロストークには電波によるものと電流によるものがある。光学的クロストークは光素子や光学フィルタの性能、迷光抑制で対策する。一方電気的クロストークについては、動作時に送信サブアセンブリで高い繰り返し周波数の強力なパルス信号を発生し、送信サブアセンブリの大電流信号からのクロストークが、微弱信号を受信する受信サブアセンブリのノイズを発生する為、対応が難しい。
【０００５】
一心双方向光通信に用いる光送受信装置として機器に実装する場合は、ＬＤ駆動回路を搭載した送信回路部と、ゲインアンプなどを搭載した受信回路部を一体化した回路基板、あるいはクロストーク対策のために分割した基板や可曲性基板に前記光送受信モジュールを構成する各サブアセンブリを実装してきた。図４にその接続状態を示す。光送受信モジュールの光送信部８３のリードピン８５、８５、・・・及び光受信部８４のリードピン８６、８６、・・・に対して、それらの先端部分が回路基板８１に垂直となるようにリードフォーミングし、回路基板８１に設けたリードピン接続用の孔部にリードピン８５，８５、・・・及びリードピン８６，８６、・・・を挿入して、回路基板８１の裏面から半田付けした光送受信装置である。光送信部および光受信部のリードピンのうち１ピンはケース端子である。
【０００６】
これまでは数百ＭＨｚ以下の低速のデジタル伝送で使われることが多かった。そのため送信サブアセンブリと受信サブアセンブリをそれぞれのステムのケース端子を介してグランドパターンに接続することにより、ステム、キャップ、筐体の電位がグランドに等しくなり、レーザを駆動し電流を数１０ｍＡ投入しても、電流によるクロストークも電波によるクロストークも抑制できた（特許文献４）。
【特許文献１】特開平６−１６０６７４号公報
【特許文献２】特表２００３−５２４７８９号公報
【特許文献３】特開２００４−０１２６４７号公報
【特許文献４】特開２００５−２１７０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが最近の一心双方向光通信に用いる光送受信モジュールは１．２ＧＨｚ以上の高速デジタル伝送への適用や光ＣＡＴＶの映像信号に対応するためアナログ受信部を搭載したモジュールが求められる。アナログ受信の場合、例えばＣＡＴＶでは周波数８６０ＭＨｚ，ＢＳ放送再送信では１．３ＧＨｚで±０．５ｄＢの帯域を保証しなければならず、高周波領域に至るまで搬送波レベルに対して−６０ｄＢｃ以下の低クロストーク特性が要求される。
【０００８】
この光送受信モジュールを基板に接続する場合、従来のように送信サブアセンブリや受信サブアセンブリをそれぞれのステムのケース端子を介してグランドパターンに接続するだけでは不充分である。図９はＬＤをギガビットイーサーポン（ＧＥ−ＰＯＮ）のアイドル信号で駆動させる一方で、４６０ＭＨｚまでの６０ｃｈの光ＣＡＴＶ映像信号および７６５．２５ＭＨｚの映像信号受信時のＰＤ出力の１ＧＨｚまでの周波数スペクトルを示したものである。横軸は信号周波数で単位はＭＨｚ、縦軸は信号出力電圧で単位はｄＢμＶである。解像帯域幅は３０ｋＨｚ，ビデオ帯域幅は１ｋＨｚである。１００から４６０ＭＨｚまでの映像信号および７６５．２５ＭＨｚの映像信号とともに５００ＭＨｚ，５６２．５ＭＨｚ，６８７．５ＭＨｚ，７５０ＭＨｚ，８１２．５ＭＨｚ，８４０ＭＨｚ，８７５ＭＨｚ，９３７．５ＭＨｚ付近にＬＤのアイドル信号が見られる。図１０はＬＤをＧＥ−ＰＯＮのアイドル信号で駆動させ、映像信号を受信しない場合のＰＤ出力の１ＧＨｚまでの周波数スペクトルを示したものである。横軸は信号周波数で単位はＭＨｚ、縦軸は信号出力電圧で単位はｄＢμＶである。解像帯域幅は３０ｋＨｚ，ビデオ帯域幅は１ｋＨｚである。信号光を受信するしないにかかわらずＬＤを駆動しているだけで５００ＭＨｚ，５６２．５ＭＨｚ，６８７．５ＭＨｚ，７５０ＭＨｚ，８１０ＭＨｚ，８７５ＭＨｚ，９３７．５ＭＨｚ付近にＬＤ駆動のＧＥ−ＰＯＮのアイドル信号が乗っている。これは、送信サブアセンブリや受信サブアセンブリをそれぞれのステムのケース端子を介してグランドパターンに接続するだけではＬＤ駆動時にＬＤから発生する電気的クロストークをグランドで吸収しきれない一方、ケース端子自体がＬ（インダクタンス）として作用していると考えられる。
【０００９】
本発明は一心双方向光送受信装置において、効果的に電気的クロストークを低減するための光送受信モジュールと回路基板との接続方法を提供することを第１の目的とする。またこの接続方法を容易に実現する光送受信モジュールを提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光送受信装置は、発光素子を内蔵する少なくとも１つの送信サブアセンブリと、受光素子を内蔵する１つまたは複数の受信サブアセンブリと、前記送信サブアセンブリと前記受信サブアセンブリを固定する筐体と、を具える光送受信モジュールと、電子素子が実装された回路基板とを有する光送受信装置であって、
前記受信サブアセンブリのステムを構成するステムベース部のうち少なくとも１つのステムベース部と前記送信サブアセンブリのステムを構成するステムベース部が前期回路基板のグランドパターンに直接接続されていることを特徴とする。
【００１１】
送信サブアセンブリおよび受信サブアセンブリのステムベース部を回路基板のグランドパターンにリードピン等を介さずに直接接続した。これにより電気的クロストークが低減でき、ＬＤ駆動時にも高周波ノイズの無い良好な受信特性が得られた。
【００１２】
送信サブアセンブリと受信サブアセンブリのステムベースをグランドパターンにリードピン等を介さずに直接接続すると、ステムの浮遊電位がより強固に固定され、送信サブアセンブリ駆動時に生じる高周波ノイズをグランドへアースできる。特に送信サブアセンブリと受信サブアセンブリのステムベースを共にグランドパターンに落すことで低い電気的クロストークの光送受信モジュールを実現できる。さらにステムは表面にＡｕめっきを施しているために、半田付けする場合も半田の濡れ性がよく、電気的接続が容易であり電気的クロストークを低減しやすい。
【００１３】
筐体をグランドパターンに直接接続しても効果は不十分である。筐体は送信サブアセンブリと受信サブアセンブリを光軸固定する際、高信頼性を確保するためにレーザ溶接する。溶接に最適な金属としては耐食性、強度、価格面からステンレス鋼が使われる。
【００１４】
ところがステンレス鋼は普通の金属と比べて、電気抵抗が大きい。ステムに使われる軟鋼ＳＰＣＣ材が１５Ω・ｃｍ程度に対して４〜５倍の７０Ω・ｃｍ程度を有する。ステンレス鋼は耐食性が大きい金属であるが電気抵抗が大きく、しかも半田付けは困難である。
【００１５】
筐体部を物理的に強引にグランドパターンに直接接続しても、電気抵抗が大きいためアースが不十分となる。接地が不充分な高インピーダンス部はさまざまの回路の影響を受け、それで電位が浮遊する。特に送信サブアセンブリで生じる高周波ノイズは充分に落しきれずに、一部が受信サブアセンブリ側に回りこんで電気的クロストークとして受信信号に重畳してしまう訳である。
【００１６】
そのような訳で前記送信サブアセンブリのステムベース部と前記受信サブアセンブリのステムベース部が回路基板のグランドパターンに直接接続するほうが効果的に電気的クロストークを低減できる。
【００１７】
もちろん前記送信サブアセンブリのステムベース部と前記受信サブアセンブリのステムベース部がすべて回路基板のグランドパターンに直接接続してもよい。それにより、すべてのステムの浮遊電位が固定され、低い電気的クロストークの光送受信モジュールを実現できる。
【００１８】
また本発明の光送受信装置は、発光素子を内蔵する少なくとも１つの送信サブアセンブリと、受光素子を内蔵する１つまたは複数の受信サブアセンブリと、前記送信サブアセンブリと前記受信サブアセンブリを固定する筐体と、を具える光送受信モジュールと、電子素子が実装された回路基板とを有する光送受信装置であって、
前記受信サブアセンブリのステムを構成するステムベース部のうち少なくとも１つのステムベース部と前記送信サブアセンブリのステムを構成するステムベース部が回路基板のグランドパターンに直接半田付けされていることを特徴とする。ステムのベースはＡｕメッキを施しており、半田の濡れ性が良好であり、接触抵抗も小さくなる。
【００１９】
また本発明の光送受信装置は、発光素子を内蔵する少なくとも１つの送信サブアセンブリと、受光素子を内蔵する１つまたは複数の受信サブアセンブリと、前記送信サブアセンブリと前記受信サブアセンブリを固定する筐体と、を具える光送受信モジュールと、電子素子が実装された回路基板とを有する光送受信装置であって、
前記受信サブアセンブリのステムを構成するステムベース部のうち少なくとも１つのステムベース部と前記送信サブアセンブリのステムを構成するステムベース部を回路基板のグランドパターンにフランジなどの金属部品で止めたことを特徴とする。これにより電気的クロストークが低減でき、ＬＤ駆動時にも高周波ノイズの無い良好な受信特性が得られる。
【００２０】
また本発明の光送受信装置に搭載する光送受信モジュールは、アナログ信号光を受光するアナログフォトダイオードを内蔵する受光サブアセンブリを少なくとも１つ備えることを特徴とする。
【００２１】
この接続方法は搬送波に対して−６０ｄＢｃという電気的クロストーク仕様が厳しい光ＣＡＴＶアナログ信号の受信時に特に有効である。
【００２２】
また本発明の光送受信モジュールは、回路基板のグランドパターンに直接接続されるステムを構成するステムベース部の半径は、該光送受信モジュールの筐体の回路基板への最近接部と前記筐体軸心との距離以上大きい事を特徴とする。すなわちステムベース部が筐体よりも回路基板側に出っ張っている事を特徴とする。この構造であれば、特別な構造上・配線上の工夫も要らずにステムベースをグランドパターンに容易に直接接続できる。
【００２３】
また本発明の光送受信モジュールは前記ステムベース部のグランドパターンと接する部分は平面であることを特徴とする。この構造であれば、ステムを構成するステムベース部をグランドパターンに容易に安定して接続でき、生産性が向上する。
【００２４】
また本発明の光送受信モジュールは前記ステムベース部に、グランドパターンに直接接続するためのフランジを有することを特徴とする。この構造であれば、特別な構造上・配線上の工夫も要らずにステムベースをグランドパターンに容易に直接接続できる。
【００２５】
また本発明の光送受信モジュールは、前記ステムベース部に設けられた前記フランジに前記ステムベース部と前記グランドパターンをつなぐステンレスよりも低い抵抗率の部分を有することを特徴とする。この構造であれば、回路基板に切り欠きを入れ、そこに光送受信モジュールを配置することに対応できるようになる。すなわち両面実装基板にも特別な構造上・配線上の工夫も要らずにステムベースをグランドパターンに容易に直接接続できる上、ステムベース部を固定するので円周方向のねじれを抑制できる。またこれにより小型で低クロストークの光送受信装置を実現できる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように光送受信装置において、発光サブアセンブリと受光サブアセンブリのステムベースをグランドパターンに直接接続することによって効果的に電気的クロストークを低減できる。また電気的クロストークを容易に低減できる光送受信モジュールを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の構成について、光送受信装置に本発明を適用した実施例とともに説明する。なお実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号をつけ、その繰り返しは省略する。
【実施例１】
【００２８】
図３は本発明の実施例１で使用している一送信二受信の光送受信モジュールの構成を示す断面図である。
【００２９】
図３に示すように光送受信モジュール１は送信サブアセンブリ１０、アナログ受信サブアセンブリ２０、受信サブアセンブリ３０、分波フィルタを支持する筐体４０、及び光ファイバ５０を主体にして構成される。この種のモジュールは一心双方向光通信や光加入者伝送システムの送受信に使われる。
【００３０】
前記送信サブアセンブリは波長λ１（例えば１．３μｍ）の送信光を放射するＬＤ素子１５をステム１１に搭載し、このＬＤ素子１５をステム１１およびレンズキャップ１７で形成されるキャビティ内に気密封止している。レンズ１８は鉛ガラスで形成された非球面レンズであるが、用途に応じて例えば球レンズでもよい。レンズキャップ１７は例えばステンレス合金で形成される。ＬＤ素子１５は例えばＩｎＰ基板に成長したＩｎＧａＡｓＰの活性層を有するＦＰ−ＬＤ（Fabry-Perot Laser Diode）であるが、用途に応じてＤＦＢ−ＬＤ（Distribution Feedback Laser Diode）でもよい。ステム１１は軟鋼で形成されＡｕメッキされる。
【００３１】
前記受信サブアセンブリ３０は波長λ２（例えば１．４９μｍ）の受信光に感度のあるＰＤ素子３２をステム３１に搭載して、このＰＤ素子３２をステム３１およびレンズキャップ３３で形成されるキャビティ内に気密封止している。レンズ３４は例えばＢＫ７で形成される球レンズである。キャップ３３はステンレス鋼で形成される。ＰＤ素子３２は例えばＩｎＧａＡｓの受光層を有するＰＩＮ−ＰＤを用いても良いし、ＩｎＧａＡｓの受光層を有するアバランシェフォトダイオードを用いてもよい。前記受信サブアセンブリ３０は前記ＰＤ素子３２とともにトランスインピーダンスアンプＩＣ（図示せず）やダイキャップ（図示せず）を実装・接続する構成でも良い。ステム３１は軟鋼で形成されＡｕメッキされる。
【００３２】
前記アナログ受信サブアセンブリ２０は波長λ３（例えば１．５５μｍ）の受信光に感度のあるＰＤ素子２２をステム２１に搭載して、このＰＤ素子２２をステム２１およびレンズキャップ２３で形成されるキャビティ内に気密封止している。レンズ２４は例えばＢＫ７で形成される球レンズである。キャップ２３はステンレス鋼で形成される。ＰＤ素子２２は光−電気変換の直線性に優れ、相互変調２次歪ＩＭＤ２が−７０ｄＢｃ以下の例えばＩｎＧａＡｓの受光層を有するＰＩＮ−ＰＤを用いても良い。ステム２１は軟鋼で形成されＡｕメッキされる。
【００３３】
筐体は分波フィルタ４２、カットフィルタ４３、および支持ケース４１からなる。分波フィルタ４２は波長λ１の送信光に対して透過的で、波長λ２の受信光に対して反射的である。分波フィルタは波長選択的透明鏡であり、例えばバリウムホウケイサンガラス上に誘電体多層膜を蒸着して分波特性を形成する。カットフィルタ４３は波長λ２の単色性を高め光学的クロストークを低減するために設ける。これもバリウムホウケイサンガラス上に誘電体多層膜を蒸着して波長特性を形成する。支持ケース４１は筐体本体でもあり、分波フィルタ４２、カットフィルタ４３を備え、送信サブアセンブリ１０、アナログ受信サブアセンブリ２０、受信サブアセンブリ３０、光ファイバ５０を支持する。支持ケース４１は溶接に適したステンレス鋼からなり、送信サブアセンブリ１０から光ファイバ５０への光路、分波フィルタ４２を支持する略４５度の傾斜面、送信サブアセンブリ１０を支持する円筒内面、カットフィルタ４３を固定する円筒状窪み、アナログ受信サブアセンブリ２０、受信サブアセンブリ３０、光ファイバ５０を固定する固定面を切削により、一体物で形成する。
【００３４】
次に組み立て手順は以下の通りである。まず筐体の支持ケース４１に分波フィルタ４２とカットフィルタ４３をＵＶ硬化樹脂で貼り付ける。次に光ファイバ５０と送信サブアセンブリ１０を挿入して、調心を行ったのち、支持ケース４１と送信サブアセンブリ１０をＹＡＧレーザ溶接により固定する。その後再度光ファイバ５０の調心を行い光ファイバと筐体を同じくＹＡＧレーザ溶接により固定する。次に受信サブアセンブリ３０およびアナログ受信サブアセンブリ２０を調心し同じくＹＡＧレーザ溶接により固定する。
【００３５】
本発明の光送受信モジュールはＬＤと光ファイバの光軸方向の調心を送信サブアセンブリ１０を光軸方向にスライドさせて行うので分波フィルタ４２−光ファイバ５０間の距離は常に一定となり、ＰＤの受光感度はＬＤの調心により影響を受けない特徴がある。本発明の光送受信モジュールは前述のように受信サブアセンブリ３０とアナログ受信サブアセンブリ２０を有して１送信２受信構造としてもよいし、受信サブアセンブリ３０もしくはアナログ受信サブアセンブリ２０のみを有する１波長送信１波長受信構造としても良い。アナログ受信サブアセンブリ２０に搭載するＰＤには空間電荷効果を抑制し、光電気変換特性の直線性に優れたアナログ受信専用ＰＤが用いられる。この場合、光送受信モジュールとしてはさらにクロストークを低減する必要がある。
【００３６】
次に前記光送受信モジュールを使った光送受信装置について説明する。図１は本発明の一心双方向光送受信装置を示したものである。１送信２受信構造の一心双方向光モジュール１と回路基板２からなる。
【００３７】
回路基板２は送信回路部２ｂ、受信回路部２ｃ、およびアナログ受信回路部２ａからなり、送信回路部２ｂにはパワー制御機能、異常検出機能、消光比制御機能を有し、ＬＤ駆動ＩＣ４が、受信回路部２ｃはデジタル受信ＩＣ６が、アナログ受信回路２ａは利得制御機能を有し、アナログ受信ＩＣ３とゲインアンプ、インピーダンス整合器、受信光モニター回路（いずれも図示せず）等がそれぞれ実装される。
【００３８】
光送受信モジュールの送信サブアセンブリ１０の各リード端子は送信回路部に、アナログ受信サブアセンブリ２０の各リード端子はアナログ受信回路部に、受信サブアセンブリ３０の各リード端子はアナログ受信回路部にそれぞれリードフォームした後に接続する。その際、図２のように各サブアセンブリのステムベース部１１，２１，３１は共通のグランドパターンに直接接続される。グランドパターンへの接続は直接半田付け７で行ったが図６のようにフランジなどの金属部品８で止めても良い。回路基板のグランドパターンに直接接続されるステムベース部を構成するステムの半径が、該光送受信モジュールの筐体の回路基板への最近接部と前記筐体軸心との距離以上である事を特徴とする光送受信モジュールであればグランドパターンに直接接続しやすい。またさらにアナログ受信回路部と送信回路部の間には銅薄板製の遮蔽壁５を設け、これを共通のグランドパターンに直接接続してもよい。これらの対策により、ＬＤ駆動時に大電流が振り込まれても、受信部には電気的クロストークに起因するノイズは充分に抑制された。図１１には受光信号の周波数特性を示す。横軸は信号周波数で単位はＭＨｚ、縦軸は信号出力電圧で単位はｄＢμＶである。解像帯域幅は３０ｋＨｚ，ビデオ帯域幅は１ｋＨｚである。図１０で見られたようなＬＤ固有のノイズが見られない。
【実施例２】
【００３９】
光送受信モジュールの構成は実施例１と同じである。図７に示すように光送受信モジュールの送信サブアセンブリおよび受信サブアセンブリのステムベース部を筐体より大きく設計し、回路基板側をカットして平坦部を設けたところ、パッケージベース部とグランドパターンとの直接接続が確実かつ容易になり、図１１と同様に電気的クロストークも低減した。
【実施例３】
【００４０】
光送受信モジュールの構成は実施例２と同じである。図８に示すように光送受信モジュールの送信サブアセンブリおよび受信サブアセンブリのステムベース部の回路基板側に平坦部を設けたところ、パッケージベース部とグランドパターンとの直接接続が確実かつ容易になり、図１１と同様に電気的クロストークも低減した。
【実施例４】
【００４１】
光送受信モジュールの構成は実施例１と同じである。ステムベース部にステムベース部と回路基板のグランドパターンを直接接続するフランジを有する。フランジは燐青銅製であり、ステムベース部と前記グランドパターンをつなぐ金メッキ部分を有するが、銅合金製やステンレス製でステムベース部とグランドパターンをつなぐ金メッキ部分を有するフランジでもよい。フランジはステムベース部に半田付けした。図１２（Ａ）に示すように回路基板には矩形の切り欠きを入れ、そこに光送受信モジュールを配置した。なおこの図ではＩＣや遮蔽板は省略した。各光素子のリードを回路基板の対応する端子に接続するとともにフランジでステムベース部と回路基板のグランドパターンを直接接続したところ図１１と同様に電気的クロストークが減少した。
【００４２】
上記において、本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態および実施例は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（Ａ）は本発明の光送受信装置の部品配置を示す概略説明図である。（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’線での断面図である。
【図２】本発明の光送受信装置で、光送受信モジュールのサブアセンブリのステムベースを直接半田付けによりグランドパターンに直接接続した状態を示す図。
【図３】本発明の光送受信モジュールの構成を示す断面図である。
【図４】従来の光送受信装置で、光送受信モジュールを回路基板に接続した状態を示す説明図である。
【図５】従来の光送受信装置で、光送受信モジュールの筐体を回路基板に接続した状態を示す説明図である。
【図６】本発明の光送受信装置で、光送受信モジュールのサブアセンブリのステムベースをフランジによりグランドパターンに直接接続した状態を示す説明図である。
【図７】ステムベース部を一部カットして平坦部を設けた本発明の光送受信モジュールを一心双方向光送受信装置の回路基板のグランドパターンに直接接続した状態を示す説明図である。
【図８】ステムベース部に平坦部を設けた本発明の光送受信モジュールを一心双方向光送受信装置の回路基板のグランドパターンに直接接続した別の例を示す説明図である。
【図９】従来の光送受信装置において、信号送受信時にアナログ受信部で受信した信号の出力の周波数特性を示す説明図である。
【図１０】従来の光送受信装置において、信号送信時にアナログ受信部で受信した信号の出力の周波数特性を示す説明図である。
【図１１】本発明の一心双方向光送受信装置において、信号送信時にアナログ受信部で受信した信号の出力の周波数特性を示す説明図である。
【図１２】（Ａ）は本発明の一心双方向光送受信モジュールを切り欠きを設けた回路基板に実装した形態を示す説明図の上面図である。（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 光送受信モジュール
２ 回路基板
３ アナログ受信ＩＣ
４ ＬＤ駆動ＩＣ
５ 遮蔽壁
６ デジタル受信ＩＣ
７ 半田
８ フランジ
１０ 送信サブアセンブリ
１１ ステム
１５ ＬＤ素子
１７ レンズキャップ
１８ レンズ
２０ アナログ受信サブアセンブリ
２１ ステム
２２ ＰＤ素子
２３ レンズキャップ
２４ レンズ
３０ 受信サブアセンブリ
３１ ステム
３２ ＰＤ素子
３３ レンズキャップ
３４ レンズ
４０ 筐体
４１ 支持ケース
４２ 分波フィルタ
４３ カットフィルタ
４９ 筐体
５０ 光ファイバ
８５ リードピン
８６ リードピン
９０ 光送受信モジュール
９１ ステム
９２ ステム
９３ ステム
９４ グランドパターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を内蔵する少なくとも１つの送信サブアセンブリと、受光素子を内蔵する１つまたは複数の受信サブアセンブリと、前記送信サブアセンブリと前記受信サブアセンブリを固定する筐体と、を具える光送受信モジュールと、電子素子が実装された回路基板とを有する光送受信装置であって、
前記受信サブアセンブリのステムを構成するステムベース部のうち少なくとも１つのステムベース部と前記送信サブアセンブリのステムを構成するステムベース部が前記回路基板のグランドパターンに直接接続されていることを特徴とする光送受信装置。
【請求項２】
前記直接接続は前記ステムベース部と前記回路基板のグランドパターンとの直接半田付けであることを特徴とする請求項１に記載の光送受信装置。
【請求項３】
前記直接接続は前記ステムベース部と前記回路基板のグランドパターンとのフランジによる固定であることを特徴とする請求項１に記載の光送受信装置。
【請求項４】
前記光送受信モジュールはアナログ信号光を受光するアナログフォトダイオードを内蔵する受信サブアセンブリを少なくとも１つ具えることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の光送受信装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４に記載の光送受信装置に用いられる光送受信モジュールであって、回路基板のグランドパターンに直接接続されるステムを構成するステムベース部の半径が、該光送受信モジュールの筐体の回路基板への最近接部と前記筐体軸心との距離以上である事を特徴とする光送受信モジュール。
【請求項６】
前記ステムベース部のグランドパターンと接する部分は平面であり、前記ステムベース部の外形中心から該平面までの距離をステムベース部の半径としたことを特徴とする請求項５に記載の光送受信モジュール。
【請求項７】
前記ステムベース部に、グランドパターンに直接接続するためのフランジを有することを特徴とする請求項５ないし６に記載の光送受信モジュール。
【請求項８】
前記フランジには前記ステムベース部と前記グランドパターンをつなぐステンレスよりも低い抵抗率の部分を有することを特徴とする請求項７に記載の光送受信モジュール。
【請求項１】
発光素子を内蔵する少なくとも１つの送信サブアセンブリと、受光素子を内蔵する１つまたは複数の受信サブアセンブリと、前記送信サブアセンブリと前記受信サブアセンブリを固定する筐体と、を具える光送受信モジュールと、電子素子が実装された回路基板とを有する光送受信装置であって、
前記受信サブアセンブリのステムを構成するステムベース部のうち少なくとも１つのステムベース部と前記送信サブアセンブリのステムを構成するステムベース部が前記回路基板のグランドパターンに直接接続されていることを特徴とする光送受信装置。
【請求項２】
前記直接接続は前記ステムベース部と前記回路基板のグランドパターンとの直接半田付けであることを特徴とする請求項１に記載の光送受信装置。
【請求項３】
前記直接接続は前記ステムベース部と前記回路基板のグランドパターンとのフランジによる固定であることを特徴とする請求項１に記載の光送受信装置。
【請求項４】
前記光送受信モジュールはアナログ信号光を受光するアナログフォトダイオードを内蔵する受信サブアセンブリを少なくとも１つ具えることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の光送受信装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４に記載の光送受信装置に用いられる光送受信モジュールであって、回路基板のグランドパターンに直接接続されるステムを構成するステムベース部の半径が、該光送受信モジュールの筐体の回路基板への最近接部と前記筐体軸心との距離以上である事を特徴とする光送受信モジュール。
【請求項６】
前記ステムベース部のグランドパターンと接する部分は平面であり、前記ステムベース部の外形中心から該平面までの距離をステムベース部の半径としたことを特徴とする請求項５に記載の光送受信モジュール。
【請求項７】
前記ステムベース部に、グランドパターンに直接接続するためのフランジを有することを特徴とする請求項５ないし６に記載の光送受信モジュール。
【請求項８】
前記フランジには前記ステムベース部と前記グランドパターンをつなぐステンレスよりも低い抵抗率の部分を有することを特徴とする請求項７に記載の光送受信モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−３４８０７（Ｐ２００８−３４８０７Ａ）
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４９３９８（Ｐ２００７−１４９３９８）
【出願日】平成１９年６月５日（２００７．６．５）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月５日（２００７．６．５）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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