特開 2023-173460 光モジュール及び光伝送装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023173460

(43)【公開日】2023-12-07

(54)【発明の名称】光モジュール及び光伝送装置

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/024 20060101AFI20231130BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20231130BHJP

【ＦＩ】

H01S5/024

H05K7/20 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022085732

(22)【出願日】2022-05-26

(71)【出願人】

【識別番号】309015134

【氏名又は名称】富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高宮 康

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 和哉

(72)【発明者】

【氏名】蒲生 剛

(72)【発明者】

【氏名】八木澤 孝俊

【テーマコード（参考）】

5E322

5F173

【Ｆターム（参考）】

5E322AA01

5E322AB11

5E322BA03

5E322BB06

5E322BC05

5E322FA09

5F173MA02

5F173MB03

5F173MC12

5F173ME12

5F173ME55

(57)【要約】

【課題】内蔵する光部品や電子部品を局所的に冷却できる光モジュール等を提供することを目的とする。
【解決手段】光モジュールは、光通信に関わる光部品、電子部品及び、前記光部品及び前記電子回路の内、少なくとも一つの温度を検出する温度センサを内蔵するケースを有する。更に、光モジュールは、前記ケースの少なくとも１つの面に形成され、前記ケースの長手方向に延び、かつ、空気が流通する流路を有する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光通信に関わる光部品、電子部品及び、前記光部品及び前記電子回路の内、少なくとも一つの温度を検出する温度センサを内蔵するケースと、
前記ケースの少なくとも１つの面に形成され、前記ケースの長手方向に延び、かつ、空気が流通する流路と、
を有することを特徴とする光モジュール。

【請求項2】

前記流路は、
前記ケースの天面に配置された第１のヒートシンクの側面に設けられた通風孔と、
前記ケースの側面に形成された通風路と、を有し、
前記通風孔から前記第１のヒートシンク内の空気を前記通風路に流通させることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。

【請求項3】

前記流路は、
前記ケースの側面に装着されたスライド板金が装着された前記ケース側面に形成され、前記長手方向に空気が流通する第１の通風路と、
前記ケースの側面に形成され、前記第１の通風路からの空気を引き込む前記第２の通風路と、
アッパーケースの側面に形成された第３の通風路と、を有し、
前記第１の通風路、前記第３の通風路及び前記第２の通風路を経て、前記空気が前記長手方向に流通することを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。

【請求項4】

前記流路は、
前記ケースに形成され、かつ、前記ケース天面を表裏に貫通する第１の通風孔を有し、
前記ケースのアッパーケースと前記ケースのボトムケースとの間を前記第１の通風孔を介して空気が流通することを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。

【請求項5】

前記流路は、
前記ケース側面に形成された通風路と、
前記ケースに形成され、かつ、前記第１の通風孔と連通する第２の通風孔と、を有し、
前記第１の通風孔から前記第２の通風孔を経て通風路に空気が流通することを特徴とする請求項４に記載の光モジュール。

【請求項6】

光モジュールを収容する外部ケースと、前記外部ケースに形成され、前記光モジュールを挿入する挿入口と、前記外部ケースに形成され、前記挿入口と対向する排出口と、前記外部ケース内に備え、収容された前記光モジュールからの空気が前記排出口に流れる流路と、前記流路を上下に分断するセパレータと、前記流路内の空気を前記排出口に排出するための前記空気の流れを生成するファンと、前記ファンを制御する制御回路とを有し、
前記光モジュールは、
光通信に関わる光部品、電子部品及び前記光部品及び前記電子回路の内、少なくとも一つの温度を検出する温度センサを内蔵するケースと、
前記ケースの少なくとも１つの面に形成され、前記ケースの長手方向に延び、かつ、光モジュール外部に流れる空気を流通させる流路と、を有し、
前記制御回路は、
前記光部品毎に配置された前記温度センサの検出結果に基づき、前記ファンを駆動制御することを特徴とする光伝送装置。

【請求項7】

前記外部ケース内に備え、前記流路を上下に分断して第１の流路及び第２の流路を形成するセパレータと、
前記第１の流路に配置され、前記第１の流路から前記排出口に空気を流すための前記空気の流れを生成する第１のファンと、
前記第２の流路に配置され、前記第２の流路から前記排出口に空気を流すための前記空気の流れを生成する第２のファンと、を有し、
前記制御回路は、
前記光部品毎に配置された前記温度センサの検出結果に基づき、前記第１のファン及び前記第２のファンを駆動制御することを特徴とする請求項６に記載の光伝送装置。

【請求項8】

前記外部ケース内に備え、前記流路内を可動して第１の流路及び第２の流路を形成することで前記流路を上下に分断するフラップと、
前記流路内に配置され、前記フラップで形成する前記第１の流路及び前記第２の流路を流れる空気を前記排出口に流すための前記空気の流れを生成する前記ファンと、を有し、
前記制御回路は、
前記光部品毎に配置された前記温度センサの検出結果に基づき、前記フラップ及び前記ファンを駆動制御することを特徴とする請求項６に記載の光伝送装置。

【請求項9】

複数の前記光モジュールを並列に実装した前記外部ケース内に備え、前記流路を左右に分断するセパレータ及び、前記流路を上下に分断するフラップと、
前記流路内に配置され、前記フラップで形成する前記第１の流路及び前記第２の流路を流れる空気を前記排出口に流すための前記空気の流れを生成する前記ファンと、を有し、
前記制御回路は、
前記光部品毎に配置された前記温度センサの検出結果に基づき、前記フラップ及び前記ファンを駆動制御することを特徴とする請求項６に記載の光伝送装置。

【請求項10】

複数の前記光モジュールを並列に実装した前記外部ケース内に備え、前記流路を上下に分断するフラップを有し、
前記流路内に配置され、前記フラップで形成する前記第１の流路及び前記第２の流路を流れる空気を前記排出口に流すための前記空気の流れを生成する前記ファンと、を有し、
前記制御回路は、
前記光部品毎に配置された前記温度センサの検出結果に基づき、前記フラップ及び前記ファンを駆動制御することを特徴とする請求項６に記載の光伝送装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光モジュール及び光伝送装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、光モジュールは、例えば、高密度化、汎用化、低コスト化、メンテナンス性を備えながら、互換性を求められている。そこで、業界標準(MSA:Multi Source Agreement)が設けられ、ＭＳＡに準拠した光モジュールが求められている。

【0003】

例えば、４００ギガＨz用光モジュールのＭＳＡには、従来のプラットフォームのＣＦＰ２（C Form-factor Pluggable)、ＱＳＦＰ－ＤＤ(Quad Small Form-factor Pluggable Double-Density)、ＯＳＦＰ(Octal Small Form-factor Pluggabel)等がある。

【0004】

光モジュールでは、内蔵部品の消費電力の増加に伴って発熱が大きいＤＳＰ(Digital Signal Processor)にさらされている熱に弱い、例えば、ＬＤ（Laser Diode）等の光部品の放熱が課題となる。また、光モジュールでは、基板サイズの小型化が進み部品の搭載エリアも小さくなるため、熱影響を受けない位置への移動も困難である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４－１１１６３３号公報

【特許文献2】米国特許第１０１４７６６６号明細書

【特許文献3】特開平６－２９６７５号公報

【特許文献4】特開平９－８３０４６号公報

【特許文献5】米国特許出願公開第２０１４／０３２１０６１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、光モジュールでは、発熱が大きいＤＳＰ等の電子部品から、熱に弱い光部品への熱の煽りが大きく、その光部品を動作保証温度内に保つための放熱性向上が課題となっている。ＭＳＡで規定される光モジュール構造では、一般的に天面に配置されているヒートシンク経由でのみ放熱されており、局所的に光部品や電子部品を冷却するのは困難である。そこで、光モジュールでは、内蔵する光部品や電子部品を局所的に冷却することが求められている。

【0007】

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、内蔵する光部品や電子部品を局所的に冷却できる光モジュール等を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本願が開示する光モジュールは、１つの態様において、光通信に関わる光部品、電子部品及び、前記光部品及び前記電子回路の内、少なくとも一つの温度を検出する温度センサを内蔵するケースを有する。更に、光モジュールは、前記ケースの少なくとも１つの面に形成され、前記ケースの長手方向に延び、かつ、空気が流通する流路を有する。

【発明の効果】

【0009】

本願が開示する光デモジュール等の１つの態様によれば、内蔵する光部品や電子部品を居所的に冷却できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施例１の光モジュールの一例を示す分解斜視図である。

【図2】図２は、実施例１の光モジュールの一例を示す斜視図である。

【図3】図３は、外部ケースの一例を示す斜視図である。

【図4】図４は、実施例１の光モジュールの空気の流れの一例を示す略側面図である。

【図5】図５は、実施例２の光モジュールの一例を示す分解斜視図である。

【図6】図６は、実施例２の光モジュールの一例を示す斜視図である。

【図7】図７は、実施例２の光モジュールの空気の流れの一例を示す略側面図である。

【図8】図８は、実施例３の光モジュールの一例を示す分解斜視図である。

【図9】図９は、アッパーケースの一例を示す斜視図である。

【図10】図１０は、実施例３の光モジュールの一例を示す斜視図である。

【図11】図１１は、実施例３の光モジュールの空気の流れの一例を示す略側面図である。

【図12】図１２は、実施例４の光モジュールの一例を示す分解斜視図である。

【図13】図１３は、アッパーケースの一例を示す斜視図である。

【図14】図１４は、実施例４の光モジュールの一例を示す斜視図である。

【図15】図１５は、実施例４の光モジュールの一例を示す斜視図である。

【図16】図１６は、実施例４の光モジュールの空気の流れの一例を示す略側面図である。

【図17】図１７は、実施例５の光伝送装置の一例を示す略断面図である。

【図18】図１８は、実施例５の光伝送装置の構成の一例を示すブロック図である。

【図19】図１９は、実施例６の光伝送装置の一例を示す斜視図である。

【図20A】図２０Ａは、実施例６の光伝送装置の一例を示す略断面図である。

【図20B】図２０Ｂは、実施例６の光伝送装置の一例を示す略断面図である。

【図21】図２１は、実施例６の光伝送装置の構成の一例を示すブロック図である。

【図22】図２２は、実施例７の光伝送装置の正面側の一例を示す略斜視図である。

【図23】図２３は、実施例７の光伝送装置の背面側の一例を示す略斜視図である。

【図24】図２４は、実施例７の光伝送装置の構成の一例を示すブロック図である。

【図25】図２５は、実施例７の光伝送装置の一例を示す背面図である。

【図26】図２６は、実施例８の光伝送装置の背面側の一例を示す略斜視図である。

【図27】図２７は、実施例８の光伝送装置の一例を示す略側面図である。

【図28】図２８は、実施例８の光伝送装置の構成の一例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面に基づいて、本願の開示する光モジュール等の実施例を詳細に説明する。尚、本実施例により、開示技術が限定されるものではない。また、以下に示す各実施例は、矛盾を起こさない範囲で適宜組み合わせても良い。

【実施例0012】

図１は、実施例１の光モジュール１の一例を示す分解斜視図、図２は、実施例１の光モジュール１の一例を示す斜視図である。図１に示す光モジュール１は、ケース２と、複数の光部品３を実装する基板４と、スライド板金５とを有する。ケース２は、光通信に関わる複数の光部品３を実装した基板４を内蔵する筐体である。ケース２は、アッパーケース２Ａと、ボトムケース２Ｂとを有する。アッパーケース２Ａは、ケース２上部のケース部材である。ボトムケース２Ｂは、ケース２下部のケース部材である。ボトムケース２Ｂは、光部品３及び電子部品８を実装した基板４を収容する収容部２１を有する。更に、ボトムケース２Ｂの側面部は、光モジュール１の前方部分に相当する第１の側面部２０Ａと、光モジュール１の後方部分に相当する第３の側面部２０Ｃと、第１の側面部２０Ａと第３の側面部２０Ｃとの間にある第２の側面部２０Ｂとを有する。ケース２には、ケース２の少なくとも１つの面に形成され、ケース２の長手方向に延び、かつ、空気が流通する流路を有する。

【0013】

アッパーケース２Ａには、ケース２上面の両側に配置された側壁１１と、ケース２上面の側壁１１間に配置され、ケース２上面の熱を放熱する第１のヒートシンク１２とが形成されている。第１のヒートシンク１２は、光モジュール１の前方Ｘ１から後方Ｘ２に向けて空気が流通する複数の第１のフィン１２Ａを有し、第１のフィン１２Ａを通じて前方Ｘ１から後方Ｘ２に向けて空気が流れることで光モジュール１上面の熱を放熱することになる。尚、光モジュール１は、図示しない光伝送装置に実装した場合、光伝送装置内のファンを駆動することで、光モジュール１の前方Ｘ１から後方Ｘ２に向けて空気が流れることになる。

【0014】

ボトムケース２Ｂの第１の側面部２０Ａは、スライド板金５を装着する部位である。ボトムケース２Ｂの第３の側面部２０Ｃには、光モジュール１の後方側面の熱を放熱する第２のヒートシンク２２が形成されている。第２のヒートシンク２２は、光モジュール１の前方Ｘ１から後方Ｘ２に向けて空気が流通する複数の第２のフィン２２Ａを有し、第２のフィン２２Ａを通じて前方Ｘ１から後方Ｘ２に向けて空気が流れる光モジュール１の後方側面の熱を放熱することになる。

【0015】

アッパーケース２Ａの側壁１１には、第１のヒートシンク１２内の第１のフィン１２Ａからの空気を第２のヒートシンク２２内の第２のフィン２２Ａに引き込むための通風孔であるダクト１３が形成されている。側壁１１の中央部を表裏に貫通するダクト１３は、第１のフィン１２Ａから流通する空気を第２のフィン２２Ａに引き込むことになる。ボトムケース２Ｂの第２の側面部２０Ｂには、アッパーケース２Ａとの装着時に、アッパーケース２Ａの側壁１１に形成されたダクト１３に流れる空気が第２のフィン２２Ａに流通するように側面流路２３が形成されている。ケース２の流路としては、ケース２の天面に配置された第１のヒートシンク１２の側面に設けられたダクト１３と、ケース２の側面に形成された通風路である第２のフィン２２Ａ及び側面流路２３と、を有する。流路は、ダクト１３から第１のヒートシンク１２内の空気を第２のフィン２２Ａ及び側面流路２３に流通させる。

【0016】

ケース２内に装着する光部品３は、例えば、ＩＴＬＡ（Integrable Tunable Laser Assembly）３Ａと、ＣＯＳＡ(Coherent Optical Sub-Assembly)３Ｂと、を有する。更に、ケース２内に装着する電子部品８は、例えば、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)等の電子回路を有する。ＩＴＬＡ３Ａは、レーザ光を発光する光部品である。ＣＯＳＡ３Ｂは、コヒーレント光通信に関わる光部品である。ＤＳＰは、コヒーレント光通信に関わるデータの信号処理を実行する電子部品である。ケース２内には、光部品３及び電子部品８の内、少なくとも一つの部品の温度を検出する温度センサを内蔵している。ケース２には、流路の近傍に電子部品８又は光部品３を配置している。

【0017】

スライド板金５は、ボトムケース２Ｂの第１の側面部２０Ａに装着され、光モジュール１を光伝送装置内の外部ケース３０に対して実装又は引き抜く際に使用するための部材である。図３は、外部ケース３０の一例を示す斜視図である。

【0018】

図３に示す外部ケース３０は、光モジュール１を挿入する挿入口３１Ａと、挿入口３１Ａと対向する排出口３１Ｂと、光モジュール１からの空気を排出口３１Ｂに流す流路（図示しない）と、を有する。外部ケース３０内の挿入口３１Ａから光モジュール１の後方Ｘ２から挿入されることで、外部ケース３０内に光モジュール１を収容することになる。

【0019】

光モジュール１のケース２には、電磁波を遮断するＥＭＩ（Electoro Magnetic Inteference）フィンガ４０を備えている。ＥＭＩフィンガ４０は、外部ケース３０内に光モジュール１を実装した際に光モジュール１内部で発生する電磁波を遮断する部材である。尚、説明の便宜上、図１に示す分解斜視図には、ＥＭＩフィンガ４０の図示を省略している。

【0020】

図４は、実施例１の光モジュール１の空気の流れの一例を示す略側面図である。尚、光モジュール１は、図示しない光伝送装置に実装した場合、光伝送装置内のファンを駆動することで、光モジュール１の前方Ｘ１から後方Ｘ２に向けて空気が流れることで光モジュール１を冷却することになる。光モジュール１は、アッパーケース２Ａの第１のヒートシンク１２内の第１のフィン１２Ａを通じて前方Ｘ１から後方Ｘ２へ空気が流通するため、ケース２天面の熱を放熱して内蔵する光部品３や電子部品８を局所的に冷却できる。

【0021】

更に、光モジュール１は、アッパーケース２Ａの側壁１１に形成されたダクト１３から第１のフィン１２Ａを流通する空気の一部がボトムケース２Ｂの側面流路２３を経て第３の側面部２０Ｃに形成された第２のフィン２２Ａを流れる。その結果、流通する空気で光モジュール１の後方側面の熱を放熱して内蔵する光部品３や電子部品８を局所的冷却できる。

【0022】

実施例１の光モジュール１は、第１のヒートシンク１２内の第１のフィン１２Ａに流れる空気で光モジュール１天面の熱を放熱する。更に、光モジュール１は、第１のヒートシンク１２からダクト１３を経て第２のヒートシンク２２内の第２のフィン２２Ａに流れる空気で光モジュール１の後方側面の熱を放熱する。その結果、流通する空気で光モジュール１の天面及び後方側面の熱を放熱して内蔵する光部品３や電子部品８を局所的に冷却できる。

【0023】

光モジュール１は、第１のヒートシンク１２内の第１のフィン１２Ａからの空気を第２のヒートシンク２２内の第２のフィン２２Ａに引き込むためのダクト１３をアッパーケース２Ａの側壁１１に形成した。その結果、流通する空気で光モジュール１の天面及び後方側面の熱を放熱して内蔵する光部品３や電子部品８を局所的に冷却できる。

【0024】

尚、実施例１の光モジュール１では、ケース２の天面に第１のヒートシンク１２を備える場合を例示したが、第１のヒートシンク１２がなくても良く、ケース２の天面のアッパーケース２Ａの側壁１１にダクト１３を設ければよく、適宜変更可能である。

【0025】

尚、実施例１の光モジュール１では、第１のフィン１２Ａから第２のフィン２２Ａへ空気が流通する流路としてダクト１３を備え、光モジュール１のボトムケース２Ｂの後方側面を空気で冷却する構造を例示した。しかしながら、光モジュール１のボトムケース２Ｂの後方側面だけでなく、光モジュール１のボトムケース２Ｂの前方側面を冷却するようにしても良く、その実施の形態につき、実施例２として以下に説明する。尚、実施例１の光モジュール１と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。

【実施例0026】

図５は、実施例２の光モジュール１Ａの一例を示す分解斜視図、図６は、実施例２の光モジュール１Ａの一例を示す斜視図である。図５に示す光モジュール１Ａのボトムケース２Ｂの第１の側面部２０Ａには、前方Ｘ１から後方Ｘ２に向けて空気が流れる第１の側面流路２４が形成されている。第１の側面流路２４は、スライド板金５が第１の側面部２０Ａに装着されることで、スライド板金５の裏面で前方Ｘ１から後方Ｘ２に向けて空気が流れる第１の通風路となる。更に、ボトムケース２Ｂの第３の側面部２０Ｃには、前方Ｘ１から後方Ｘ２に向けて空気が流れる第２のヒートシンク２２が形成されている。ボトムケース２Ｂの第２の側面部２０Ｂには、アッパーケース２Ａとの装着時に、空気が第２のフィン２２Ａに流通するように第２の側面流路２３Ａが形成されている。第２の側面流路２３Ａ及び第２のフィン２２Ａは、第２の通風路である。

【0027】

更に、アッパーケース２Ａの側壁１１の中央部には凹部のスリット１４が形成されている。スリット１４は、ボトムケース２Ｂの第１の側面流路２４から空気を引き込み、ボトムケース２Ｂの第２の側面流路２３Ａに空気を誘導する第３の通風路である。

【0028】

流路は、第１の通風路である第１の側面流路２４と、第２の側面流路２３Ａ及び第２のフィン２２Ａと、スリット１４と、を有し、第１の側面流路２４、スリット１４、第２の側面流路２３Ａ及び第２のフィン２２Ａを経て空気が長手方向に流通する。

【0029】

図７は、実施例２の光モジュール１Ａの空気の流れの一例を示す略側面図である。尚、光モジュール１Ａは、図示しない光伝送装置に実装した場合、光伝送装置内のファンを駆動することで、光モジュール１Ａの前方Ｘ１から後方Ｘ２に向けて空気が流れることになる。ボトムケース２Ｂの第１の側面部２０Ａにある第１の側面流路２４は、前方Ｘ１からの空気を引き込み、引き込んだ空気がアッパーケース２Ａの側壁１１に形成されたスリット１４に誘導する。更に、ボトムケース２Ｂの第２の側面流路２３Ａは、スリット１４から流れ込んだ空気を第２のヒートシンク２２内の第２のフィン２２Ａに誘導する。そして、第２のフィン２２Ａは、第２の側面流路２３Ａから経て空気が後方Ｘに流れる。その結果、光モジュール１は、第１の側面流路２４、スリット１４、第２の側面流路２３Ａ及び第２のフィン２２Ａを経て空気が後方に流れることで、側面部位の熱を放熱できる。そして、光モジュール１Ａ内の光部品３や電子部品８を局所的に冷却できる。

【0030】

実施例２の光モジュール１Ａは、第１の側面部２０Ａに形成された第１の側面流路２４と、第３の側面部２０Ｃに形成され、第１の側面流路２４から第２のフィン２２Ａに空気を引き込む第２の側面流路２３Ａとを有する。更に、光モジュール１Ａは、第２の側面部２０Ｂに形成されたスリット１４を有し、第１の側面流路２４、スリット１４及び第２の側面流路２３Ａを経て、空気が第２のフィン２２Ａに流通する。その結果、光モジュール１Ａの側面部位の熱を放熱して光部品３や電子部品８を局所的に冷却できる。

【0031】

尚、実施例２の光モジュール１Ａでは、ケース２の天面に第１のヒートシンク１２を備える場合を例示したが、第１のヒートシンク１２がなくても良く、適宜変更可能である。

【0032】

尚、実施例２の光モジュール１Ａでは、ボトムケース２Ｂの後方側面だけでなく、ボトムケース２Ｂの前方側面を冷却する場合を例示した。しかしながら、光モジュール１Ｂ内に空気を取り込むようにしても良く、その実施の形態につき、実施例３として以下に説明する。尚、実施例１の光モジュール１と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。