技術 光トランシーバモジュール

0001

本発明は、遠距離通信システムに使用される新規な光ファイバトランシーバに関する。特に本発明は、光学部品、インタフェース、管理機能および管理インタフェースのすべてが、遠距離通信の親システムに対して差し込み（プラグイン）及び取り外し自在の単一モジュールに一体化されている、光ファイバトランシーバに関する。

0002

速度と容量の増大に対する要求に対応するために、データが１０ギガビット／秒という速度で送られる光遠隔通信システムが開発されてきた。１０ギガビットシステムの展開のためには、光モジュールから顧客のシステムへと高周波信号をインタフェースするという、基本的な問題を克服する必要がある。１０ギガビット動作に適したコネクタは、高価であるとともに使い方が難しい。

0003

図１は、レールタイプの構成を介して遠隔通信システム（図示せず）に接続される、公知の光トランシーバモジュールを示している。ここではトランシーバ１００がシャーシ１０１に挿入されるが、このシャーシ１０１は最初に、ベースプレート１０２に取り付けられねばならない。この現在の構成は高価であり、電磁的な（ＥＭＩ）シールドが不十分であるという欠点がある。

0004

１０ギガビットのシステムについて明らかになっている標準は、１０ギガビット集積回路（ＩＣ）と、適当な合波器、分波器およびフレームなどの機能をうまく一体化することを必要とする。これは単独でも、１０ギガビットの光学的ソリューションの実現に対して立ちはだかる相当の技術的な課題である。その上顧客は、トランシーバモジュールが着脱可能であることを必要とする。これはこの分野で「ホットプラグイン」性能として知られる。管理インタフェースを介した管理機能の追加が含められた場合には、結果的に得られるモジュールの実施形態は、大きく高価になるとともに、電力利用の面からも非効率的になる。

0005

現在のシステムは、１０ギガビットのシリアル、又は１０ギガビット信号を多数の低速度信号に分波する波長分割多重（ＷＤＭ）トランシーバモジュールを使っている。これらの低速度信号は次いで、さらに高い機能的な要求を持つシステムボードにインタフェースされる。これらのシステムは通常、インタフェースの問題を許容可能なレベルに低減させるため、８から１６個の低速度信号を必要とする。これは多くの実施形態において、モジュール内、および顧客のボード上において多数の信号トレースを配線するという技術的な問題を発生する。さらにこれらのシステムは、顧客のそれぞれに特有のものとなる傾向を有し、達成できる性能は、使われる集積回路（ＩＣ）の特定の組み合わせに依存する。

0006

従って、本発明の課題は、上述した技術的な問題を克服、あるいは少なくとも緩和することにある。

0007

本発明によれば、内部に配置された送信機と受信機を有するハウジングを備え、このハウジングがさらに、ハウジングの両側に配置された一対のレールを備え、これらのレールが、適切に構成されたボードに対してモジュールを着脱自在に挿入することを可能にするよう配置された、複数のバネ状フィンガを備えていることを特徴とする光トランシーバモジュールが提供される。

0008

本発明の他の側面によれば、上記したモジュールを含む光トランシーバシステムが提供され、このシステムはさらに、上記適切に構成されたボードを内部に配置して有するシャーシと、上記したモジュールの電気接続手段を受容するよう配置された、シャーシの電気接続手段とを有する。

0009

本発明は、必要とされる部品の全てを、動作可能な親システムに対してプラグイン又は取り外し可能な単一モジュールへと一体化することによって、上記の課題を解決する。特別に設計された構成部品を、定まった環境において使用することにより、１０ギガビットの実施形態に対し、使用が簡単で効率的なソリューションがもたらされる。本発明は、ＷＤＭ、シリアル、シングルモードおよびマルチモードといった、高速光トランシーバの全ての実施形態をカバーする。本発明は、１０ギガビット以外の速度で動作するトランシーバに適用することも可能である。かくして得られる本発明によるトランシーバの一団は何れも、定まった性能のモジュールに対して顧客がアクセスすることを可能にすると共に、モジュールのタイプを交換することによってシステムの構成をアップグレード又は変更するという融通性を有している。

0010

業界標準であるＸＡＵＩインタフェースは、各々が通常３．１２５ギガビット／秒で動作する４個のデータチャンネルを用いる。こうした速度で動作するよう設計されたＰＣＢコネクタを利用することにより、本発明によるモジュールは、システムボードと容易にインタフェース可能であると同時に、必要とされるＰＣＢトレースと相互接続の数を大きく低減させることができる。

0011

上記においては本発明の基本的な利点と特徴について説明したが、本発明のより良い理解と認識は、例示としてのみ提示される、好ましい実施例の図面と詳細な説明を参照することによって得られるであろう。

0012

図２において、本発明による光ファイバトランシーバモジュール１は、ハウジング２、ベゼル３、開口４及び５、レール手段６、およびモジュールＰＣＢコネクタ手段７からなるものとして示されている。ハウジングとベゼルは、金属製であることが好ましい。しかしながら、適宜充填されたポリマーのような、他の適当な材料を使うこともできる。ハウジングは、列状に配置されてヒートシンクとして働く一連のフィン９を備えて構成されている。開口は、モジュールの内部部品に対するアクセスをもたらす。開口４は、光信号受信機（図示せず）に対するアクセスをもたらし、開口５は、光信号送信機（図示せず）に対するアクセスをもたらす。代替的には、開口４が送信機に対するアクセスを、開口５が受信機に対するアクセスをもたらす。

0013

図２に示された好ましい実施例において、開口４、５は、ＳＣ型のコネクタが装着された光ファイバを受け入れるのに適したタイプである。しかしながら、ＬＣ型のような他の型式のコネクタも、本発明の範囲から逸脱することなしに使用可能である。

0014

レール手段６は、レール手段がガイドとして働いて、モジュールをマザーボードに挿入できるように、ハウジングの両側に配置されている。このレール手段はまた、シャーシに挿入されたモジュールを支持するように作用してもよい。明らかなように、別のレール手段（図２では見えない）が、ハウジングの反対側に配置されている。

0015

ＰＣＢコネクタ手段７は、モジュールの後部に配置されている。ＰＣＢコネクタ手段は、モジュールと親システムの間に電気接続を確立するように機能する。

0016

図２に示されているものと同じ部材には同じ参照番号が使われている図３と図４において、ＰＣＢコネクタ手段は、フィン９と同じくより明瞭に示されている。ＰＣＢコネクタ手段はまた、シャーシに挿入されている間にモジュールに対する機械的なサポートを提供するように機能することができる。

0017

図４から看取されるように、モジュール１は上部半体１１０と下部半体１１２からなる。組み立て時に、上下の半体は一体に重ね合わせられ、ネジ１１８のような適当な接続手段によって一緒に保持される。ＥＭＩガスケットとして技術的に知られた導電性のガスケット１１５が、上下の半体の間に配置される。ＥＭＩガスケットは、二つの半体の間に良好な電気接続を保証するように機能する。ここで示されている実施例において、モジュールはほぼ４インチの長さと、１．５インチの幅と、１インチの高さを有する。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなしに、モジュールが他の寸法を有してもよいことが理解されるであろう。

0018

光トランシーバの分野においては、最適なシステム性能を得るために、良好な電気接地接続が必須であることが知られている。良好な電気接地接続の確保と維持は、本発明の鍵となる側面である。

0019

図５は、前部プレート３２に接続されたベースプレート３１を含むシャーシ３０を示している。前部プレートは、本発明によるモジュールを受け入れるのに適した開口３３、３４を備えている。シャーシはまた、ベースプレートに接続されると共に、モジュールのシャーシへの挿入時にレール手段６を受け入れるように配置されたマザーボード３５を備えている。モジュールの挿入後、マザーボードはモジュールに対するサポートを提供するように機能する。図５に示されているマザーボードは、二つのモジュールを受け入れるように構成されている。しかしながら、このマザーボードは、システムの設計に応じ、任意の数のモジュールを受け入れるように構成できることが理解されるであろう。

0020

シャーシの後方に配置されているシステムＰＣＢコネクタ３７は、モジュールＰＣＢコネクタ７を受容し、モジュールと親システムの間に電気接続を確立するように配置されている。ＰＣＢコネクタ７、３７は、多極エッジコネクタであることが好ましい。

0021

システムＰＣＢコネクタ３７の両側には、シールド手段３６が配置されている。シールド手段は金属製であり、ＰＣＢ接続の部分から発生される電磁放射線の量を低減させるように配置されている。

0022

シャーシのベースプレートと前部プレートは、金属製であることが好ましい。

0023

前部プレートは、そこに設けられた複数の小開口３９を備えている。これらの小開口は開口３３、３４の周囲に配置され、モジュールをその場でシャーシに固定するのを可能にするよう機能する。

0024

図５に示されているシャーシは、二つの開口３３、３４を有し、二つのモジュールを挿入するのに適している。しかしながら、マザーボードに従って、シャーシは親システムの要求に応じ、いかなる数のモジュールを受け入れるようにも構成できる。例えば、図２から図５に示された部材に同じ参照番号が付してある図６においては、シャーシ３０は、シャーシの開口３４に挿入された単一のモジュールと共に示されている。この実施例において、開口３３は、挿入されたモジュールを持たず、ダミープレート４０によって覆われている。代替的にはダミーモジュールを用いて、空気流特性を保持するようにしても良い。モジュール１とダミープレート４０は両方とも、固定ファスナ４１によって所定の位置に取り付けられる。

0025

図２と図６に最も良く示されている本発明の別の側面によれば、モジュール１のベゼル３は、このベゼルの対角をなす角からそれぞれ突き出している上部アーム２０と下部アーム２２を備えている。ベゼルをこのように構成することによって、複数のモジュールを接近した間隔でシャーシに挿入することができ、それにより、所定数のモジュールに必要なシャーシの全体の大きさが低減される。その上、ベゼルを図２及び図６に示されているように構成することによって、固定ファスナ４１に対するアクセスが改良され、システムへのモジュールの挿入及び取り出しの容易性がさらに大きく改善される。

0026

図３と図６にもっとも良く示されているように、追加のＥＭＩガスケット２４０が、ベゼルの裏側に配置されている。この追加のＥＭＩガスケットは、モジュールが所定位置に保持される際にベゼル３と前部プレート３２の間に良好な電気接続を確立し、それによってシステム全体の電気接地の改善を補助する。

0027

前述したように、また図２から図６と同じ部材には同じ参照番号が付されている図７、図８および図９においてここで詳細に示すように、レール手段６は、介在体２６２に対して可撓的に取り付けられた複数のバネ状フィンガ２６０を備えている。バネ状フィンガと介在体は好ましくは金属製であり、単一の部材を形成する。モジュールの反対側には、実質的に同一のレール手段が配置されていることが理解されるであろう。

0028

レール手段は、ハウジングに形成された溝２７０に挿入される。バネ状フィンガは、モジュールを所定の位置に固定しつつ、ある範囲内で異なる厚みを有するマザーボードを受け入れるように配置されている。バネ状フィンガは例えば、２ｍｍから３．１ｍｍの範囲の厚みのマザーボードを受け入れるように配置される。

0029

本発明のさらに他の特徴として、マザーボードは複数の取り付けピラー２５０に支持される。このようにマザーボードを配置することによって、空気がモジュールの上下を流れることができ、モジュールの冷却を有利に改善することができる。

0030

図１０と図１１に示されるように、モジュールＰＣＢコネクタ手段７は、システムＰＣＢコネクタ手段３７に差し込まれている。シールド手段３６がコネクタ７と３７を覆って配置され、電磁放射を閉じ込めるとともに、システムの電気接地をさらに改善するのを補助する。シールド手段は、モジュールがシャーシに完全に挿入された場合に、ハウジングの後方から突出部分４２５に圧力を加える、複数の弾性フィンガ４２０を含むことができる。これらの弾性フィンガは、シールド手段とモジュールの間に良好な電気接続を確保するよう機能する。

0031

図１１においては、コネクタ７と３７が良く見えるように、シールド３６の一部が切除されている。多極型のコネクタにおいて知られているように、コネクタ７の高さは、接続が行われるように、コネクタ３７と精密に合わせられねばならない。全体としてはレール手段が、また具体的に見ればバネ状フィンガが、モジュールのコネクタ７を正確な高さとするよう機能し、システムのコネクタ３７と確実な接続が行われるようにする。

0032

本発明の他の実施例においては、図１０に見られるように、金又は他の適当な金属の薄層４００が、モジュール１が挿入されている辺りでマザーボード上に配置されている。斜線のパターン４００によって示されている金の層の存在により、レール手段と、シャーシの前部プレート及びベースプレートの間に電気接続が確保される。好ましくは、シールド手段３６は金の層にはんだ付けされる。このようにして、モジュールを取り囲んで電気接続領域が確立されるが、次いでこれを顧客自身の接地接続へと接続するのは容易である。

0033

有利なことに、本発明によるモジュールは、シャーシに対する挿入及び取り出しが容易である。さらにまた、追加のモジュールや交換用のモジュールを容易に挿入できるので、完全に着脱自在なシステムが構成される。

0034

上述のモジュールとシャーシは、１０ギガビットシリアル光イーサネット（登録商標）システムにおいて動作するように構成するのが好ましい。このためには、モジュールは、１０キロメートルのシングルモード光ファイバリンクにわたって動作するのに十分なパワーで、１３００ｎｍの波長において動作する光トランシーバとして構成される。しかしながら、本発明のモジュールの概念は、他の速度や他の波長での使用についても等しく適用可能であり、また異なる距離や異なるタイプの光ファイバについても等しく適用可能である。

0035

本発明の別の実施例において、モジュールは、１０ギガビットトランシーバに必要なすべての機能的な制御を行うことができる。この機能的な制御には好ましくは、ＸＡＵＩインタフェース、管理機能、および管理インタフェースが含まれる。管理インタフェースは、ＭＤＩＯインタフェースであることが好ましい。ＸＡＵＩインタフェースと管理機能を、モジュール内に配置されたＡＳＩＣによって実現して、１０ギガビットＭＩＩ（媒体に依存しないインタフェース）に対する直接接続を可能にするのが好ましい。

0036

好ましくはさらに、モジュールは二つのサブアセンブリを有する。すなわち直接変調されるレーザを備えた光送信サブアセンブリと、フォトダイオードとトランスインピーダンス増幅器とを備えた光受信サブアセンブリである。レーザ駆動、ＭＵＸ（合波）受信機の後置増幅およびＤＥＭＵＸ（分波）機能は、カスタムＡＳＩＣを用いることによって達成される。

0037

有利には、モジュールは全二重ＸＡＵＩ電気信号を全二重光信号に変換可能である。トランシーバと光リンクの管理は、ＭＤＩＯを介して行われる。ＸＡＵＩインタフェースは３．１２５ギガボーで動作し、電気接続はホットプラグイン可能なコネクタを経由する。

0038

本発明によれば、光学部品、インタフェース、管理機能および管理インタフェースなどのすべてが、単一のモジュールに一体化されている光トランシーバが提供される。この光トランシーバモジュールは親システムに対して差し込み（プラグイン）及び取り外し自在であり、良好な電気接続と、優れた拡張性及び交換可能性をもたらす。

0039

図１レールタイプの構成を介して遠隔通信システムに接続される、従来の光トランシーバモジュールを示す。
図２本発明のモジュールの一例を示す斜視図である。
図３図２のモジュールの後方からの斜視図である。
図４図２のモジュールの長手方向に沿った側面図である。
図５図１から図４に示されているモジュールを受け入れるのに適したシャーシの斜視図である。
図６モジュールが挿入された図５のシャーシの斜視図である。
図７モジュールの長手方向に沿った図６のシャーシの側面図である。
図８図７におけるモジュールとシャーシの詳細を示す側面図である。
図９図７におけるモジュールとシャーシの詳細を示す斜視図である。
図１０モジュールが挿入された状態での図５のシャーシの後方からの斜視図である。
図１１図１０のモジュールが挿入されたシャーシの後方からの詳細を示す図である。

0040

１モジュール
２ハウジング
３ベゼル
６レール
７、３７電気接続手段
９フィン
２０、２２アーム
３０シャーシ
３５ ボード
３６シールド手段
１１０ 上部半体
１１２ 下部半体
１１５ガスケット
２５０ 取り付け手段
２６０、４２０フィンガ
４００ 導電材料層