KR20040067806A

KR20040067806A - 광신호 전송 장치 및 신호 처리 장치

Info

Publication number: KR20040067806A
Application number: KR1020030082494A
Authority: KR
Inventors: 오카다준지; 니이츠다케히로; 하마다츠토무; 후나다마사오; 야마다히데노리; 교즈카신야; 바바토모; 오제키시노부; 다카나시오사무; 미우라마사아키
Original assignee: 후지제롯쿠스 가부시끼가이샤; 후지 샤신 필름 가부시기가이샤
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2003-11-20
Publication date: 2004-07-30
Also published as: US20050100282A1; US7039274B2; JP2004226584A; EP1441247A1; CN1518245A

Abstract

광파이버를 사용하여 신호광을 도광체에 입사시키는 본 발명의 장치에서는, 상기 신호광을 산란시키기 위한 입자를 광학적 매체에 분산시켜 구성된 도광체를, 신호광의 입사 직후에 광확산 작용이 발생하는 영역을 필요로 하는 도광로로써 선택한다. 신호광이 출력되는 광파이버의 일단과 입자 분산 도광체의 대향 일단면 사이에, 광학적인 접속 재료가 개재되어 소망하는 확산 작용이 얻어진다.

Description

광신호 전송 장치 및 신호 처리 장치{LIGHT SIGNAL TRANSMITTING DEVICE AND SIGNAL PROCESSING DEVICE}

본 발명은 복수의 회로 기판간이나 복수의 디바이스간에 광신호의 전송을 담당하는 광신호 전송 장치 및 이것을 사용하여 구성된 신호 처리 장치에 관한 것이다.

종래, 복수의 회로 기판간이나 복수의 디바이스간의 신호의 수수는 전기 접속으로 행하여지는 것이 통례였다. 그러나 상기 전기 접속에서는, 채널간의 스큐(skew), 크로스토크의 발생, 팬 아웃(fan-out)의 증대 등 때문에 신호 전송의 고속화에 대응하기가 곤란하다.

한편, 특개평 2-41042호에는, 각 회로 기판의 표리 양면에 발광/수광 디바이스를 배치하고, 인접하는 회로 기판상의 발광/수광 디바이스간을 공간적으로 광으로 결합한 광데이터 버스가 제안되어 있다.

그러나, 이 기술은 인접 회로 기판간의 통신마다 광/전기 변환을 필요로 하므로, 비용와 레이턴시(latency)가 증가하고, 또 자유 공간 전파를 사용하므로, 위치 결정(location)이 어렵고, 크로스토크나 먼지 등에 약한 결점이 있다.

또한, 특개소 61-196210호에는, 플레이트 표면에 배치된 회절 격자, 반사 소자에 의해 구성된 광로를 통하여 회로 기판간을 광학적으로 결합하는 기술이 제안되어 있다.

그러나, 이 기술에서는, 1점으로부터 출사된 광은 1 고정점만 접속할 수 있으므로, 멀티플 접속을 행할 수 없는 문제가 있다.

이러한 사정을 감안하여, 특개평 10-123350호에는, 광전송층의 굴절율과 다른 굴절율을 갖는 광산란체가 상기 광전송층의 내부에 분산되어 있는 신호 처리 장치가 제안되어 있다.

이 신호 처리 장치에서는, 입사된 신호광이 광전송층의 내부에 분산된 광산란체에 의해 확산되어, 상기 광전송층과 광학적으로 접속된 임의 회로 기판간에 신호의 수수가 가능해진다.

또한, 특개평 2000-241655호에는, 광전송층의 입사부의 일단에 투과 확산층을 형성하고, 이것에 복수의 광파이버를 당접시킨 구성의 광커플러가 기재되어 있다.

확산층을 사용하여 입사광을 확산시키는 형태로는, 도광체의 입사측에 투과 확산층을 설치하는 형태와, 도광체 타단측에 반사 확산층을 설치하는 방식이 있다. 반사 확산층을 사용하는 형태에서는 신호광의 입사부는 통상 평탄한 투광 재료이기 때문에, 접착제 등에 의해 광파이버의 일단과 도광체를 결합시킬 수 있다. 한편, 예를 들어, 입사 직후에 확산 작용을 수행함으로써 도광체의 길이를 짧게 함이 요구되는 경우에는, 확산을 일으키기 위한 영역이 신호광의 입사측상에 필요하게 된다.

특개평 2000-241655호에 기재된, 입사부에 투과 확산층을 설치하는 타입의 광신호 정송 장치에서는, 투과 확산층의 표면에 형성된 미소한 요철에 의해 입사광을 굴절시켜 확산시키는 구성이므로, 광파이버와 확산층 표면의 요철 사이의 갭에 공기층을 개재시킬 필요가 있다. 즉, 원리적으로는 요철상에 광파이버 또는 확산층보다도 작은 굴절율을 갖는 접착 재료를 그 갭에 배치할 수 있지만, 실제로는 확산 성능을 유지하는 정도로 충분히 작은 굴절율을 갖는 접착 재료는 고가이다. 또 선택이 한정되므로, 공기층을 개재시켜, 광파이버를 유지부재 등을 사용하여 물리적으로 고정시키고 있다. 그러나, 이 범핑 구조의 경우에는, 제작시에, 광파이버를 유지하기 위한 접착제 등의 수지 재료가 상기 갭에 대응하는 공기층 부분에 침입하는 경우, 확산 기능이 현저하게 저하하는 문제가 생긴다.

한편, 특개평 10-123350호에 기재되어 있는 도광체 전체에 확산 입자를 분산시킨 태양의 도광체에서는, 입사 직후부터 광의 확산 작용을 나타내는 입자가 존재한다. 광신호는 광파이버의 일단으로부터 출사하고, 그 광파이버의 입사측은 상기 도광체와 접속된다. 그러나, 상기 접속 방법에 대해서, 유리한 방법이 개시되어 있지 않다.

그래서, 본 발명은, 광신호를 도광체에 입사시키기 위한 광파이버와, 확산을 이용하여 입사광을 다수의 출사부를 향해 분기하기 위한 도광체 사이의 접속에서의, 성능과 신뢰성 향상을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 투과형의 광스타 커플러(optical star coupler)의 개략적 구성도.

도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 반사형의 광스타 커플러의 개략적 구성도.

도 3은 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 신호 처리 장치의 사시도.

도 4는 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 광배선 기판 적층체의 사시도.

도 5는 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 광배선 기판의 사시도.

도 6은 본 발명의 제4 실시 형태에 의한 신호 처리 장치의 단면도.

도 7은 본 발명의 제4 실시 형태에 의한 광배선 기판 적층체의 사시도.

도 8은 본 발명의 제4 실시 형태에 의한 광배선 기판과 회로 기판의 접속 부분(광커넥터)의 단면도.

도 9는 본 발명의 제5 실시 형태에 의한 광배선 기판 적층체의 사시도.

도 10은 본 발명의 제5 실시 형태에 의한 광배선 기판 적층체의 페룰(ferrule) 접속부의 사시도.

도 11은 본 발명의 제5 실시 형태에 의한 광배선 기판 적층체의 변형예를 나타내는 사시도.

도 12는 본 발명의 제6 실시 형태에 의한 신호 처리 장치의 단면도.

도 13은 본 발명의 제6 실시 형태에 의한 광배선 기판 적층체의 사시도.

부호의 설명

1, 7, 36, 40 ---- 광파이버

2 ---- 접속 재료

3 ---- 입자 분산 도광체

4 ---- 베이스재

5 ---- 입자

6 ---- 클래드

8 ---- 반사부재

10 ---- 광커플러

12 ---- 광배선 기판 적층체

14 ----- 회로 기판

16 ---- 광배선 기판

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 관점은 적어도 1개의 입사측 광파이버의 일단으로부터 입사하는 신호광을 도광체에 입사시시키고 , 이 신호광을 복수의 출력 노드를 향해 출사시키는 광신호 전송 장치이다. 상기 도광체는 신호광을 산란시키기 위한 입자가 광학 매질내에 분산되도록 구성되며, 상기 광파이버와 도광체의 일단면을 광학적으로 접속하기 위한 투광성의 접속 재료를 포함한다.

본 발명에 의하면, 광파이버를 사용하여 신호광을 도광체에 입사시키고, 그 신호광의 입사 직후에 광확산 작용이 행하여지는 영역을 필요로 하는 도광로를 이용하는 구성에 있어서, 상기 신호광을 산란시키기 위한 입자를 광학 매질내에 분산시켜서 구성된 도광체를 상기 도광로로서 선택한다. 그 결과, 신호광을 출력하는 광파이버의 일단과 상기 도광체의 대향하는 일단면 사이에 광학적인 접속 재료가 개재되어 있어도, 소망하는 확산 작용을 얻을 수 있게 된다.

그 결과, 신호광의 입사측에 확산 영역을 설치하는 광신호 전송 장치에서도, 광파이버와의 접속 신뢰성이 향상된다.

상기 광파이버, 도광체, 수광 소자 등은 광 투과성 수지에 의해 신호광의 출력측 노드에 고정되어도 좋고, 또는 이들은 노드에 범핑되어도 좋고, 또는 미소의 갭을 통하여 노드에 배치되어도 좋다.

상기 접속 재료는 광파이버의 일단과 도광체의 일단면 사이의 갭에 배치될 수 있다. 광파이버와 도광체 사이의 접속 안정성의 관점에서, 적어도 광파이버의 측면의 일부와 도광체 전체를 밀봉하도록 접속 재료를 형성한다.

또한, 광학 매질내에 분산되는 입자의 평균 입경은 신호광의 파장 이상으로 설정한다. 평균 입경을 신호광의 파장 이상으로 설정하면, 입자에 의한 입사 신호의 확산은 미 산란(Mie scattering)이 지배적으로 된다. 미 산란에서는, 광의 산란은 전방 산란이 지배적이고, 입사광을 효율적으로 확산시키면서 도광체 타단측으로 전송할 수 있다. 한편, 입경이 신호광의 파장 이하로 되면, 등방 산란이 지배적인 레일리 산란(Rayleigh Scattering)이 확산에서 지배적으로 되므로, 도광체 타단으로의 신호광의 전달 손실을 증가시킨다. 이 때문에, 본 발명에서는 분산 입자의 평균 입경을 신호광의 파장 이상으로 설정한다.

또한, 접속되는 광파이버로는, 상기 도광체와의 접속 얼라이먼트 허용도의관점에서 플라스틱 광파이버가 종종 사용된다.

또한, 본 발명의 제2 관점은 상기 광신호 전송 장치; 전기 신호에 따른 광신호를 상기 광파이버의 타단에 출사하는 발광 소자 또는 상기 광파이버의 타단으로부터 수신한 광신호를 전기 신호로 변환하는 수광 소자; 및 상기 전기 신호를 처리하는 전기 회로를 포함하는 신호 처리 장치이다.

이 구성에 의해, 신호광의 입사측에 확산 영역이 설치된 광신호 전송 장치를 사용하는 신호 처리 장치에서도, 확산 성능 및 접속 신뢰성이 높아진다.

발명의 실시 형태

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다.

[제1 실시 형태]

도 1은 제 1 실시 형태에 의한 광스타 커플러(optical star coupler)를 나타낸다. 상기 제1 실시 형태는 4×4의 광스타 커플러를 나타낸다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 상기 광스타 커플러는 4개의 광파이버(1A~1D)와 광파이버(7A~7D)의 일단이 일렬로 배열된 광파이버 어레이를 갖는다. 상기 광파이버 어레이와 직사각형 형상으로 형성된 본 발명의 입자 분산 도광체(3)는 광학적으로 투명한 수지 입자(2)를 상기 도광체 전체에 도포함으로써, 양단면과 광파이버 사이의 갭을 포함하여 접속되어 있다. 신호광은 광파이버 타단에 설치된 적외광(파장: 780nm)을 발생시키는 면발광 레이저(도시하지 않음)를 사용하여 입력한다.

입자 분산 도광체(3)로는, 예를 들어 굴절율이 1.485의 PMMA (폴리메틸메타크릴레이트) 베이스부재(4)에, 굴절율이 1.438이고 평균 입경이 7㎛인 구상의 실리콘 수지 입자(5)가 분산되어 있는 재료를 사용한다.

광파이버(1,7)와 입자 분산 도광체(3)의 접착 재료로는, 여기에서는, PMMA와 굴절율이 근사한 굴절율 1.51을 갖는 자외선 경화형 아크릴계 접착제(AT6001: NTT Advaced technology 사제)를 사용한다. 다른 접속 재료로는 자외선 경화형 에폭시계 접착제(AT7602: NTT Advaced technology 사제) 등을 포함한다.

본 실시 형태에 의하면, 발광 소자로부터 광파이버(1A)를 거쳐서 전송된 신호광은 입자 분산 도광체(3)에 입사된다. 그 입사된 신호광은 입자 분산 도광체내에 분산된 수지 입자(5)에 의해 전방으로 산란되며, 동시에 입자 분산 도광체의 상하면 및 측면으로부터 전반사를 반복한다. 이 신호광은, 전방 산란 및 전반사하면서, 이 신호광이 입사된 단면과는 대향하는 단면으로 개략 균일한 광강도 분포로 전파하여, 광파이버(7A~7D)를 거쳐서 출사된다.

상기 광스타 커플러는, 상기 입자 분산 도광체(실리콘 수지 입자의 평균 입경: 7㎛, 수지 밀도: 3000개/mm³)을 사용하여 제작한 4×20×1 (w×l×t) mm의 직사각형 형상 시트와, 파이버 직경이 φ1mm이고 길이(일측)가 300mm를 갖는 SI (step index)형의 POF(plastic optical fiber) (예를 들어, CK-40, Mitsubishi Rayon Co제)를 포함한다. 상기 광스타 커플러의 출사 광량의 균일성은 약 6％정도로 양호한 결과가 얻어졌다.

출사 광량의 균일성(％) = 최대 출사 효율 - 최소 출사 효율/최대 출사 효율 + 최소 출사 효율.

상기 입자 분산 도광체(3)의 베이스부재(4)로는 투과율이 높고 비교적 고굴절율을 갖는 재료가 바람직하게 사용된다. PMMA 이외에, 예를 들어, 폴리카보네이트, 폴리올레핀 등도 사용할 수 있다. 또한, 분산되는 수지 입자의 재료(5)로는 투명성이 높고, 베이스 재료와의 굴절율 차가 0.01 이상 등의 특성을 갖는 재료가 바람직하다. 상기 실리콘 수지 이외에, 메틸메타크릴레이트나 디비닐벤젠을 중합하여 얻어지며 또한 가교 구조를 갖는 수지, 폴리에스테르, 폴리스티렌 등도 사용할 수 있다.

또한, 분산되는 수지 입자의 사이즈는 신호광 파장 이상으로부터 파장의 1000배 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 그 사이즈는 실제적으로, 그 파장의 1배~300배로 설정된다.

상기 분산되는 수지 입자의 사이즈가 파장의 1000배를 넘으면 측방 산란이 우세하여, 신호의 전송 손실이 증가한다. 구체적으로는, 파장 850nm의 적외광을 신호광으로 사용하는 경우에는, 그 사이즈는 0.8㎛~250㎛로 설정된다.

상기 광스타 커플러를 구성하는 광파이버의 갯수나 종류는 본 실시 형태에는 한정되지 않는다. 상기 광스타 커플러는 시스템의 요구에 따라 임의 개수의 광파이버로 구성된다. 그 종류는 POF에 한정되지 않고, 석영 파이버나 HPCF (Hard plastic clad fiber)를 사용할 수 있다. 또한, 직사각형 형상 시트의 주위를 입자 분산 도광체의 베이스 부재보다 굴절율이 작은 부재(예를 들어 불소 함유 수지 등)로 덮어서 광파이버를 구성해도 좋다.

[제2 실시 형태]

도 2는 제2 실시 형태에 의한 반사형의 광스타 커플러를 나타낸다. 이 제2 실시 형태는 4분기의 광스타 커플러를 나타낸다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 4개의 광파이버(1A~1D)의 일단을 1열로 배열시킨 광파이버 어레이와 직사각형 형상으로 형성된 본 발명의 입자 분산 도광체는 광학적으로 접속되어 있다. 또한, 직사각형 형상으로 형성된 본 발명의 입자 분산 도광체의 광파이버 어레이와 접속되는 반대의 단부에는 반사 수단(8)이 구비되어 있다. 입자 분산 도광체(3), 광파이버 및 도광체의 갭을 접속하는 수지(2)는 제1 실시 형태와 동일하지만, 수지는 갭의 주위에만 도포한다.

본 실시 형태에 의하면, 발광 소자로부터 광파이버(1A)를 거쳐서 전송된 신호광은 입자 분산 도광체(3)로 입사된다. 입사된 신호광은 입자 분산 도광로내에 분산된 수지(5)에 의해 전방으로 산란되는 동시에, 입자 분산 도광체의 상하면 및 측면으로부터 전반사를 반복하면서 전파된다. 이 신호광은 입자 분산 도광체의 광파이버 어레이와 접속되는 반대의 단부의 반사 수단(8)에 의해 반사되고, 다시 입자 분산 도광체의 상하면 및 측면으로부터 전반사를 반복한다. 상기 전반사를 하면서, 신호광은 개략 균일한 광강도 분포로 입사되는 단면으로 전파되어, 광파이버(1A~1D)를 거쳐서 출사된다.

반사형의 광스타 커플러는 직사각형 형상의 입자 분산 도광체와 SI형의 POF로 구성되며, POF와 접속되는 반대의 단부에는 Al 등으로 만들어진 반사면이 스퍼터링에 의해 직접 형성되어 있다.

광스타 커플러를 구성하는 광파이버의 갯수나 광파이버의 종류는 제1 실시형태와 마찬가지로, 본 실시예에서는 한정되지 않는다.

[제3 실시 형태]

도 3~도 5를 참조하여, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 3은 본 실시 형태에 의한 신호 처리 장치의 개략 구성 사시도이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 신호 처리 장치(1000)에서, 지지 기판(100)의 소정의 위치에는 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일한 광스타 커플러(10)가 광배선 기판 베이스(800)에 배치되어 고정된다. 이 광파이버의 단부와 도광체(3)는 투광성의 수지(접속 재료)(2)에 의해 밀봉 및 고정된다. 또한, 지지 기판(100)상의 소정의 위치에는 복수의 전기 코넥터(200)가 소정의 간격으로 병설되어 있고, 광스타 커플러(10)에 의해서 광학적으로 접속된 복수의 회로 기판(500, 501, 502, 503)이 전기 코넥터(200)에 장착되어 있다. 또한 지지 기판(100)상의 소정 위치에는 전자 회로(400), 전원 라인 및 전기 신호 전송용 전기 배선(도시생략)이 설치되어 있다. 이들 전기 배선은 전기 코넥터(200)를 거쳐서 장착된 회로 기판(500, 501, 502, 503)상의 전자 회로(도시 생략)와 전기적으로 접속되어 있다.

또한, 각 회로 기판(501, 502, 503)은 전기 신호를 광신호로 변환하는 "광송신 회로"로서의 전기·광변환 회로(600)와, 광신호를 전기 신호로 변환하는 "광수신 회로"로서의 광·전기 변환 회로(700)를 각각 구비하고 있다. 전자의 전기·광변환 회로(600)는, 일례로서, "발광 소자"로서의 레이저 다이오드(601)와, 레이저 다이오드 구동 회로(602)로 구성되어 있다. 또한, 후자의 광·전기 변환 회로(700)는, 일례로서, "수광 소자" 로서의 포토 다이오드(701)와, 포토 다이오드 구동 회로(702)와, 포토 다이오드(701)에서의 수광 신호를 로직 신호로서 변환할 수 있는 레벨까지 증폭하기 위한 증폭 회로(703)로 구성되어 있다.

도 3에 나타내는 광버스 회로(1000)는 접속되는 회로 기판 수가 4매이고 채널 수(비트 수)가 4인 경우이다. 상기 버스가 복수의 채널로 구성되는 경우에는, 상술한 광스타 커플러(10)가 복수개 사용된다.

또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 채널 수가 4인 것에 대응하여, 광스타 커플러(10)를 탑재한 광배선 기판이 4매 적층되어 있다.

또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 각 광배선 기판에는 광스타 커플러가 매립되어 있다. POF 코어선(33)으로는, 예를 들어 직경이 1mm의 POF 코어선이 사용된다. 또한, "광파이버 코어선"이란, 광파이버로부터 피복층이 형성되지 않는 코어재 그 자체를 말한다. 또한, 입자 분산 도광로(3)는 4×20×1 (w×l×t) mm의 직사각형 형상 시트이다. 광배선 기판 베이스(800)로는, 예를 들어 두께 2mm정도의 PMMA 기판이 사용된다. 광배선 기판 베이스(800)의 표면을 절삭함으로써, POF 코어선(33) 및 직사각형 형상 시트가 배치되는, 깊이가 1mm이고 폭이 1mm ~ 4mm의 홈이 형성된다.

광배선 기판 베이스(800)로는, PMMA 이외에 PC (폴리카보네이트)나 폴리올레핀으로 만들어진 플라스틱 재료가 사용되며, 이 광배선 기판 베이스(800)는 절삭 이외에 사출 성형에 의해 제작할 수 있다. 또한, 플라스틱 재료에 한정되지 않고, Al 등의 금속을 절삭하여 형성하여도 좋다.

[제4 실시 형태]

도 6~도 8을 참조하여, 본 발명의 제4 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 신호 처리 장치는 광배선 기판 적층체(12)와 복수의 회로 기판(14)으로 구성된다. 광배선 기판 적층체(12)은 시트상으로 형성된 복수의 광배선 기판(본 실시 형태에서는 8매의 광배선 기판)을 가지며, 이 광배선 기판(16)은 시트 측면 방향으로 적층되어 있다. 상기 회로 기판(14)은 광배선 기판(16)과 광학적으로 접속되어 있다.

광배선 기판 베이스(28)의 내에는, 입자 분산 도광체, 제1 광파이버(36)을 수용하는 제1 홈(38), 및 제2 광파이버(40)을 수용하는 홈(42)이 각각의 형상과 배치에 따라 형성된다. 이 광배선 기판 베이스(28)내에, 입자 분산 도광체(3), 제1 광파이버(36) 및 제2 광파이버(40)가 매설되어 있다.

제 2 위치 결정부재(48)는 제1 광파이버(36)의 일단(36a)과 제2 광파이버의 일단(40a)을 입자 분산 도광체(3)에 적정 위치에 유지하기 위하여 사용된다. 이 제2 위치 결정부재(48)에는 위치 결정용 구멍(50)이 형성되어 있다. 이 위치결정용 구멍(50)에는 제1 광파이버(36)의 일단(36a)과 제2 광파이버의 일단(40a)이 삽입되어, 입자 분산 도광체(3)와 대향시키고 있다. 광파이버(36)와 도광체(3)를 상기 방법으로 미리 위치 결정한 후에, 광파이버와 도광체 간에 경화 수지(2)를 도포하여 이들을 밀봉 및 고정한다.

제1 광파이버(36)의 일단(36a)은 광배선 기판(16)의 후면(26)측으로 뻗고, 또한 굽어져서 광배선 기판(16)의 상면(20)측으로 뻗는다. 또, 제2 광파이버(40)의 일단(40a)은 광배선 기판(16)의 전면(24)측으로 뻗고, 또한 굽어져서 광배선 기판(16)의 상면(20)측으로 뻗는다. 그리고, 일단(36a, 40a)에 접속되어 있는 타단(36b, 40b)은 광배선 기판(16)의 상면(20)에 임해 있다. 바꾸어 말하면, 제1 광파이버(36)와 제2 광파이버(40)의 타단(36b, 40b)이 광배선 기판(16)의 일면 근방에 존재하며, 이들이 회로 기판(14)에 광학적으로 접속할 수 있는 위치에 배치되어 있다.

제1 광파이버(36)의 타단(36b)과 제2 광파이버(40)의 타단(40b)을 회로 기판(14)에 대해 적절히 범핑하기 위하여, 위치 결정부재(30)가 설치된다. 이 위치 결정부재(30)에는 위치 결정용 구멍(52)이 형성되어 있다. 이 위치 결정용 구멍(52)에는 제1 광파이버(36)의 타단(36b)과 제2 광파이버(40)의 타단(40b)이 삽입되어 있다.

이 실시 형태에서는 8매의 회로 기판(16)이 적층되어 있다. 제1 광파이버(36)의 타단(36b)과 제2 광파이버(40)의 타단(40b)은 각각 광배선 기판(16)의 면방향과 적층방향으로 규칙적으로 일렬로 되도록 배치되어 있다. 회로 기판(14)은 광배선 기판(16)의 적층 방향과 직행하는 방향으로 접속되며, 광 배선기판 적층체(12)와 8비트의 광신호의 송수신을 행한다.

도 8에 상술한 회로 기판(14)과 광배선 기판(16)의 접속 구조를 나타낸다. 상기 회로 기판(14)은 전기 배선 기판(54)과, 이 전기 배선 기판(54)의 일단에 설치된 광코넥터(56)를 갖는다. 전기 배선 기판(54)의 표면에는 광전기 변환 소자(58)와, 이 광전기 변환 소자(58)를 구동하는 구동 회로(60)가 설치되어 있다. 광전기 변환 소자(58)는 수광 소자 또는 발광 소자이다. 이 광전기 변환 소자(58)는 전기 배선 기판(54)의 단부에 배치되고, 그것의 수광 또는 발광면이 제1 광파이버(36)의 타단(36b)과 제2 광파이버(40)의 타단(40b)에 범핑하여, 광학적으로 접속된다. 광학적 결합 손실이 충분히 작으면, 제1 광파이버(36)의 타단(36b), 제2 광파이버(40)의 타단(40b) 및 광전기 변환 소자(58) 사이에 갭이 있어도 좋다.

또한, 본 실시 형태에서, 제1 광파이버(36)와 제2 광파이버(40)로는 광파이버 코어선을 사용할 수 있다. 또한, 광배선 기판 베이스(28)로는 PMMA, PC, 폴리올레핀 등의 플라스틱 재료가 사용되며, 이 광배선 기판 베이스는 절삭 가공이나 사출 성형에 의해 제작된다. 이 광배선 기판 베이스(28)는 플라스틱 재료에 한정되지 않고 예를 들어 Al으로 만들어진 금속을 절삭하여 형성할 수도 있다.

[제5 실시 형태]

도 9~도 11를 참조하여, 본 발명의 제5 실시 형태에 대해서 설명한다. 본 실시 형태는 제4 실시 형태에서 기술한 신호 처리 장치에 사용되는 광배선 기판 적층체에서 제1 광파이버의 타단과 제2 광파이버의 타단의 고정 방법을 설명하고 있다.

제1 광파이버(36)는 제1 광파이버 수용홈(30)을 따라 배선되며, 이 제1 광파이버(36)의 일단은 접속용의 경화 수지를 거쳐서 입자 분산 도광체(3)의 일단면 중앙에 접속되어 있다. 또한, 제2 광파이버(40)는 제2 광파이버 수용홈(32)을 따라 배선되며, 이 제2 광파이버(40)의 일단은 접속용의 경화 수지를 통하여 이 제1 광파이버(36)와는 반대측상에 입자 분산 도광체(3)의 타단면에 접속되어 있다. 제1 광파이버(36)와 제2 광파이버(40)의 타단은 광배선 기판(18)으로부터 돌출하며, 후술하는 페룰(ferrule)(34)에 고정된다.

또한, 입자 분산 도광체(3), 제1 광파이버(36) 및 제2 광파이버(40)은 본 실시 형태의 하기의 방법으로 광배선 기판(18)에 고정된다. 이들은 입자 분산 도광로 수용홈(28), 제1 광파이버 수용홈(30) 및 제2 광파이버 수용홈(32)내에 매립되어, 광배선 기판(18)들에 의하여 샌드위치된다. 고정 방법은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어 입자 분산 도광체(3), 제1 광파이버(36) 및 제2 광파이버(40)를 고정부재를 설치함으로써 광배선 기판 베이스에 고정할 수 있다.

페룰(34)은 광배선 기판(18)의 적층 방향을 따라 설치되며, 이 페룰(34)에는 광파이버 고정용 구멍이 형성된다. 제1 광파이버(36) 또는 제2 광파이버(40)의 타단은 상기 광파이버 고정용 구멍에 삽입 고정되어 있다. 제1 광파이버(36) 또는 제2 광파이버(40)의 타단이 삽입되는 위치 결정용 구멍을 상기 페룰(34)상에 형성하여도 좋고, V홈을 페룰상에 설치하여 제1 광파이버(36) 또는 제2 광파이버(40)의 타단을 위치 결정하여 고정하여도 좋다.

도 11은 광배선 기판 적층체의 변형예를 나타내고 있다. 제1 광파이버(36) 또는 제2 광파이버(40)의 타단이 페룰(30)에 고정되어 있다. 이 페룰에 의해, 이들 타단과 회로 기판(14)상 광코넥터(56)가 접속되기 때문에, 광배선 기판 베이스(18)는 부분적으로 생략된다.

[제6 실시 형태]

도 12 및 도 13을 참조하여 본 발명의 제6 실시 형태에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에서, 상기 신호 처리 장치에 사용되는 광배선 기판은 입자 분산 도광체(3)의 일단면에 광학적으로 접속된 복수의 광파이버로 되는 광파이버 어레이(40)와, 그 타단면에 설치되는 광반사 수단(8)으로 구성된다.

광배선 기판 베이스(18)의 일면에는, 입자 분산 도광체(3)가 수용되는 입자 분산 도광체 매체 수용홈(26), 반사부(22)가 수용되는 반사부 수용홈(28) 및 광파이버(40)가 수용되는 광파이버 수용홈(30)이 형성되어 있다. 또한, 광파이버 수용홈(30)은 반사부 수용홈(28)의 반대측에서 투광성 매체 수용홈(26)과 접속되도록 형성되어 있다. 반사부(8)는 입자 분산 도광체(3)의 제1 단면(3a)에 대해 범핑되며, 입자 분산 도광체(3)와 밀착 고정된다. 이 반사부(8)는 접착제 등을 통하여 입자 분산 도광체(3)에 일체로 형성되어도 좋다.

또, 본 실시 형태에서, 입자 분산 도광체와 반사부(8)를 별개로 설치하고 있지만, 상기 반사부(8)를 입자 분산 도광체의 일단면에 직접 형성하여도 좋다. Al를 사용하여 스퍼터링이나 증착에 의해 반사부를 직접 형성한다.

상기 광 파이버(40)를 광배선 기판 베이스(18)의 광파이버 수용홈(30)에 수용함으로써, 이 광파이버(40)의 일단이 입자 분산 도광체(3)의 제2 단면(3b)에 대향하여 배치되며, 이들은 그 일단과 도광체(3) 사이의 갭을 포함하여 투광성의 경화 수지(2)를 통하여 광학적으로 접속되어 있다. 이 광파이퍼(40)는 일단 고정부재에 의해 상기 접속 부분에 다발로서 고정되어 있다. 이 광파이버(40)는 각각 소정의 곡율 반경을 가지고 상방으로 휘어진 굴곡부(40b)를 갖고, 광파이버(40)의 일단으로부터 굴곡부(40b)를 거쳐 뻗는 광파이버(40)의 타단(40c)이 상술한 바와 같이, 광배선 기판 상면에 임해 있다. 이 광파이버(40)의 타단(40c)은 광배선 기판의 상면에 설치된 타단 고정부재(도 10에서의 페룰(34) 등)에 삽입 고정되어, 회로 기판(14)의 광전기 변환 소자에 접속된다. 회로 기판(14)의 일단은 광코넥터를 갖고, 광코넥터에 내장된 광전기 변환 소자는 광파이버(40)의 타단(40c)과 범핑하여 광학적으로 접속된다.

이 실시 형태에서는, 8매의 광배선 기판이 적층되며, 광파이버(40)의 타단(40c)은 각각 광배선 기판의 시트 방향과 적층 방향으로 규칙적으로 일렬로 배치된다. 회로 기판(14)은 광배선 기판의 적층 방향과는 직행하는 방향으로 접속되어, 광배선 기판 적층체(12)로부터 또는 광배선 기판 적층체(12)로, 8비트의 광신호를 송수신한다.

상기 구성에서, 회로 기판(14)의 임의 광전기 변환 소자로부터 출력된 광은 광전기 변환 소자에 접속되어 있는 몇개의 광파이버(40)의 타단(40c)으로부터 광배선 기판에 입력된다. 이 입력된 광은 광파이버(40)를 통하여 입자 분산 도광체(3)에 입사하고, 반사부(8)에서 반사되어, 다시 입자 분산 도광체(3)를 전파하여, 다른 광파이버(40)을 통하여 회로 기판(14)에 출력된다.

이상의 실시 형태에 나타낸 광신호 전송 장치 및 신호 처리 장치는 예를 들어 인 서키트 에뮬레이터(ICE: In-Circuit Emulator), 무선 통신 장치, 서버 장치 등으로의 적용이 가능하다.

상기 실시 형태에 나타낸 광신호 전송 장치 및 신호 처리 장치에 의해, 인 서키트 에뮬레이터의 CPU, 메모리, 내부 LSI 와 같은 구성 부분 사이에서의 신호를 광학적으로 전송할 수 있다. 그 결과, 신호 전송의 지연을 억제할 수 있고 또한신호 전송의 속도를 증가시킬 수 있다. 또한, 내부의 구성 부분간의 신호를 광학적으로 전송하여, 링깅(ringing)이나 반사파에 의한 신호 파형의 왜곡을 방지함으로써, 에뮬레이션에 의한 타이밍 검증을 정확하게 행할 수 있다.

또한, 다수의 기지국 및 교환국이 네트워크를 통하여 접속되며, 기지국은 무선 통신 회선을 통하여 이동국(휴대 전화)으로부터 또는 이동국으로 신호를 송신 및 수신한다. 휴대 전화 등의 이동 통신 시스템에서는, 송수신 장치와 신호 처리 장치 사이의 접속을 위해 많은 배선이 필요하고, 배선량에 따라서, 송수신 장치 및 신호 처리 장치의 기판을 케이스에 접속하기 위하여 코넥터의 핀 수가 증가한다. 이러한, 이동 통신 시스템의 기지국에서는, 상기 실시 형태에 나타낸 광스타 커플러, 광배선 기판 및 광신호 전송 장치를 사용한다. 그 결과, 신호 처리를 행하는 장치와 무선 신호의 송신/수신을 행하는 장치 사이의 배선수를 적게할 수 있다. 또한 신호 처리 장치와 무선 신호 송신/수신 장치를 백 패널에 고정하는 코넥터의 핀넥을 생략할 수 있다. 그 결과, 펀칭에 요하는 힘을 감소시킨 무선 통신 장치를 얻을 수 있게 된다.

또한, 전기 전송에 의해 구성되는 종래의 서버 시스템에서는, 전송 속도가 제한되므로, 비트수(신호선의 수, 제어선의 수 등)를 감소하기가 곤란하다. 이로 인해 장치가 대형화된다. 이러한 서버 시스템에, 상기 실시 형태에서 기술한 광신호 전송 장치 및 신호 처리 장치를 사용함으로써, 고속의 신호 전송이 가능하게 되고, 또한 대규모의 시스템이 구축된다. 이 때문에, 복수의 캐비넷을 접속하는 광서버 시스템을 제공할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 광신호 전송 장치에 의하여, 확산 영역을 신호광의 입사측에 설치되는 광신호 전송 장치에서도, 광파이버와의 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명의 광신호 전송 장치에 의하면, 온도 변화나 먼지 등의 환경 변화에 대한 내성이 높은 광버스 시스템을 구축할 수 있다.

Claims

적어도 한개의 입사측 광파이버의 일단으로부터 입사한 신호광을 도광체(light guide body)에 입사시키고, 그 신호광을 복수의 출력 노드를 향해 출사시키며, 또한 상기 광파이버를 상기 도광체의 일단면과 광학적으로 접속하기 위한 투광성의 접속 재료를 구비하는 광신호 전송 장치로서, 상기 도광체는 광학 매질내에 상기 신호광을 산란시키기 위한 입자를 분산시켜 구성되는 광신호 전송 장치.
제1항에 있어서,

상기 접속 재료의 굴절율은 1.45~1.57의 범위인 광신호 전송 장치.
제2항에 있어서,

상기 접속 재료는 상기 도광체와 상기 광파이버를 접착하기 위한 접착제인 광신호 전송 장치.
제1항에 있어서,

상기 접속 재료는 적어도 상기 광파이버와 상기 도광체 사이의 갭의 주위를 포함하는 영역에 설치되는 광신호 전송 장치.
제4항에 있어서,

상기 접속 재료는 적어도 상기 광파이버의 측면 일부 및 상기 도광체의 전체를 포함하는 영역에 설치되고, 상기 갭은 상기 접속 재료에 의해 밀봉되는 광신호 전송 장치.
제1항에 있어서,

상기 입자의 평균 입경은 상기 도광체에 의해 전송되는 신호광의 파장 이상인 광신호 전송 장치.
제1항에 있어서,

상기 광파이버는 플라스틱 광파이버인 광신호 전송 장치.
제1항에 있어서,

상기 도광체는 직사각형 형상을 갖는 광신호 전송 장치.
제1항에 있어서,

복수의 광파이버가 구비되어 있는 광신호 전송 장치.
제1항에 있어서,

상기 도광체의 타단은 반사 수단을 갖는 광신호 전송 장치.
제10항에 있어서,

상기 도광체 타단에 접속되는 광파이버를 더 포함하는 광신호 전송 장치.
적어도 한개의 입사측 광파이버의 일단으로부터 입사한 신호광을 도광체에 입사시키고, 그 신호광을 복수의 출력 노드를 향해 출사시키며, 또한 상기 광파이버를 상기 도광체의 일단면과 광학적으로 접속하기 위한 투광성의 접속 재료를 구비하는 광신호 전송 장치로서, 상기 도광체는 광학 매질내에 상기 신호광을 산란시키기 위한 입자를 분산시켜 구성되는 광신호 전송 장치;

전기 신호에 따른 광신호를 상기 광파이버의 일단에 출사하는 발광 소자 또는 상기 광파이버의 타단으로부터 수신한 광신호를 전기 신호로 변환하는 수광 소자; 및

상기 전기 신호를 처리하는 전기 회로를 포함하는 신호 처리 장치.
제12항에 있어서,

상기 접속 재료의 굴절율은 1.45~1.57의 범위인 신호 처리 장치.
제13항에 있어서,

상기 접속 재료는 상기 도광체와 상기 광파이버를 접착하기 위한 접착제인 신호 처리 장치.
제12항에 있어서,

상기 접속 재료는 적어도 상기 광파이버와 상기 도광체 사이의 갭의 주위를 포함하는 영역에 설치되는 신호 처리 장치.
제15항에 있어서,

상기 접속 재료는 적어도 상기 광파이버의 측면 일부 및 상기 도광체의 전체를 포함하는 영역에 설치되고, 상기 갭은 상기 접속 재료에 의해 밀봉되는 신호 처리 장치.
제16항에 있어서,

상기 입자의 평균 입경은 상기 도광체에 의해 전송되는 신호광의 파장 이상인 신호 처리 장치.
제17항에 있어서,

상기 광파이버는 플라스틱 광파이버인 신호 처리 장치.
제12항에 있어서,

상기 도광체는 직사각형 형상을 갖는 신호 처리 장치.
제19항에 있어서,

복수의 광파이버가 구비되어 있는 신호 처리 장치.
제12항에 있어서,

상기 도광체의 타단은 반사 수단을 갖는 신호 처리 장치.
제21항에 있어서,

상기 도광체 타단에 접속되는 광파이버를 더 포함하는 신호 처리 장치.