(57)【要約】【課題】筐体の機械的ひずみに強く、部品点数が少なく、コストの低い光送信器を提供する。【解決手段】発光素子５３と、発光素子５３から発生する熱を筐体に放熱するためのペルチエ素子５５と、発光素子５３の出力光をコリメート光に変換する第１レンズ系６１と、コリメート光を光ファイバに集光する第２レンズ系６３とを有する光送信器において、ペルチエ素子５５は、発光素子５３の出力光が通過する光軸上に貫通孔が開けられ、筐体４０の光コネクタを接続する側の前面板に固定され、発光素子５３と第１レンズ系６１とは、ペルチエ素子５５に固定された基板５４を介して、光軸上に固定され、第２レンズ系６３は、前面板に固定されたハウジングを介して、第１レンズ系６１と対向して光軸上に固定されている。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、該発光素子から発生する熱を筐体に放熱するためのペルチエ素子とを有する光送信器において、
前記ペルチエ素子は、前記発光素子の出力光が通過する光軸上に貫通孔が開けられ、前記筐体の光コネクタを接続する側の前面板に固定され、
前記発光素子は、前記ペルチエ素子に固定された基板を介して、前記光軸上に固定されていることを特徴とする光送信器。
【請求項２】
発光素子の出力光をコリメート光に変換して出力する光モジュールと、該光モジュールから発生する熱を筐体に放熱するためのペルチエ素子とを有する光送信器において、
前記ペルチエ素子は、前記発光素子の出力光が通過する光軸上に貫通孔が開けられ、前記筐体の光コネクタを接続する側の前面板に固定され、
前記光モジュールが前記ペルチエ素子に固定され、前記発光素子は、前記光軸上に固定されていることを特徴とする光送信器。
【請求項３】
前記光モジュールは、メタルキャン型パッケージまたは同軸型パッケージであることを特徴とする請求項２に記載の光送信器。
【請求項４】
前記ペルチエ素子と前記光モジュールとは、気密封止されていることを特徴とする請求項２または３に記載の光送信器。
【請求項５】
発光素子と、該発光素子から発生する熱を筐体に放熱するためのペルチエ素子と、前記発光素子の出力光をコリメート光に変換する第１レンズ系と、前記コリメート光を光ファイバに集光する第２レンズ系とを有する光送信器において、
前記ペルチエ素子は、前記発光素子の出力光が通過する光軸上に貫通孔が開けられ、前記筐体の光コネクタを接続する側の前面板に固定され、
前記発光素子と前記第１レンズ系とは、前記ペルチエ素子に固定された基板を介して、前記光軸上に固定され、
前記第２レンズ系は、前記前面板に固定されたハウジングを介して、前記第１レンズ系と対向して前記光軸上に固定されていることを特徴とする光送信器。
【請求項６】
前記発光素子と前記第１レンズ系とは、気密封止されて前記ペルチエ素子に固定されていることを特徴とする請求項５に記載の光送信器。
【請求項７】
前記ペルチエ素子と、気密封止された前記発光素子および前記第１レンズ系とは、さらに気密封止されていることを特徴とする請求項６に記載の光送信器。
【請求項８】
前記筐体は、プラスチックケースまたはトランスファーモールドであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の光送信器。
【請求項９】
前記ペルチエ素子と前記筐体の底板とを熱結合するためのヒートパイプを備えたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の光送信器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光送信器に関し、より詳細には、発光素子から発生する熱を筐体に放熱するためのペルチエ素子を有する光送信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光送信器は、発光素子と、発光素子を駆動する駆動回路とから構成されている。駆動回路は、光送信器を搭載する装置からの入力信号を増幅し、光伝送路のクロックに同期させ、発光素子を駆動するための電圧または電流に変換して出力する。
【０００３】
図１に、従来の光送信器の構造を示す。光送信器は、筐体１０の前面板に、光ファイバを接続するための光コネクタを収容するハウジング１１が固定されている。筐体１０の底板には、駆動回路２１を戴置する基板２２と、発光素子２３を戴置する基板２４を上面に載せ、発光素子２３の素子温度を一定に保つペルチエ素子２５とが備えられている。発光素子２３の出力光は、コリメート光に変換する第１レンズ系３１を通過し、サファイア窓３２を通過して、ハウジング１１に送られる。ハウジング１１には、コリメート光を光ファイバに集光する第２レンズ系３３が備えられている。
【０００４】
光送信器は、発光素子２３を、環境条件によらず安定して発光させるために、筐体１０全体を気密封止している。ペルチエ素子２５は、発光素子から発生する熱を吸熱し、筐体１０の底板を介して外部に放熱する。
【０００５】
図２に、従来の光送信器の構造を示す。図１に示した光送信器の筐体１０に、光モジュール１２と駆動回路２１を戴置する基板２２とが備えられている。光モジュール１２全体が気密封止されており、ペルチエ素子２５で発生する熱は、光モジュール１２と筐体１０の底板を介して外部に放熱される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光送信器は、筐体１０の底板から放熱するために、光送信器を搭載する装置の筐体にねじ止めしたり、放熱器にねじ止めを行っていた。このとき、筐体１０の底板に歪みが生じ、ペルチエ素子２５と基板２４とを介して底板に戴置されている発光素子２３の光軸に、角度ずれが生ずる。このような角度ずれは、第１レンズ系３１と第２レンズ系３３とから構成される光学系の角度ずれとなり、光ファイバに入射するパワーが減少するという問題があった。
【０００７】
また、従来の光送信器は、筐体１０または光モジュール１２での気密封止が必要であり、コストが高いという問題があった。発光素子を内蔵し、気密封止されたメタルキャン型または同軸型のパッケージを使用すれば、コストを抑えることができる。しかしながら、これらパッケージを固定するため、基板２４として熱伝導のよい特殊な形状の支持体が必要であり、光送信器のサイズが大きくなるという問題もあった。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、筐体の機械的ひずみに強く、部品点数が少なく、コストの低い光送信器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、発光素子と、該発光素子から発生する熱を筐体に放熱するためのペルチエ素子とを有する光送信器において、前記ペルチエ素子は、前記発光素子の出力光が通過する光軸上に貫通孔が開けられ、前記筐体の光コネクタを接続する側の前面板に固定され、前記発光素子は、前記ペルチエ素子に固定された基板を介して、前記光軸上に固定されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、発光素子の出力光をコリメート光に変換して出力する光モジュールと、該光モジュールから発生する熱を筐体に放熱するためのペルチエ素子とを有する光送信器において、前記ペルチエ素子は、前記発光素子の出力光が通過する光軸上に貫通孔が開けられ、前記筐体の光コネクタを接続する側の前面板に固定され、前記光モジュールが前記ペルチエ素子に固定され、前記発光素子は、前記光軸上に固定されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の前記光モジュールは、メタルキャン型パッケージまたは同軸型パッケージであることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の前記ペルチエ素子と前記光モジュールとは、気密封止されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、発光素子と、該発光素子から発生する熱を筐体に放熱するためのペルチエ素子と、前記発光素子の出力光をコリメート光に変換する第１レンズ系と、前記コリメート光を光ファイバに集光する第２レンズ系とを有する光送信器において、前記ペルチエ素子は、前記発光素子の出力光が通過する光軸上に貫通孔が開けられ、前記筐体の光コネクタを接続する側の前面板に固定され、前記発光素子と前記第１レンズ系とは、前記ペルチエ素子に固定された基板を介して、前記光軸上に固定され、前記第２レンズ系は、前記前面板に固定されたハウジングを介して、前記第１レンズ系と対向して前記光軸上に固定されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の前記発光素子と前記第１レンズ系とは、気密封止されて前記ペルチエ素子に固定されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明、請求項６に記載の前記ペルチエ素子と、気密封止された前記発光素子および前記第１レンズ系とは、さらに気密封止されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の前記筐体は、プラスチックケースまたはトランスファーモールドであることを特徴とする。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の光送信器において、前記ペルチエ素子と前記筐体の底板とを熱結合するためのヒートパイプを備えたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図３に、本発明の第１の実施形態にかかる光送信器の構造を示す。光送信器の筐体４０は、光ファイバを接続するための光コネクタを収容するハウジング４１が固定された前面板と、駆動回路５１を戴置する基板５２が固定された底板とを含む。筐体４０とハウジング４１とが接続されている前面板には、ペルチエ素子５５が固定されている。ペルチエ素子５５には、発光素子５３の出力光が通過する光軸上に貫通孔が開けられている。発光素子５３を戴置する基板５４と、発光素子５３の出力光をコリメート光に変換する第１レンズ系６１とが、ペルチエ素子５５に固定され、発光素子５３と第１レンズ系６１とが、それぞれ光軸上に固定される。発光素子５３の出力光は、第１レンズ系６１と、ペルチエ素子５５に設けられた貫通孔を通過し、サファイア窓６２を通過して、ハウジング４１に送られる。ハウジング４１には、コリメート光を光ファイバに集光する第２レンズ系６３が備えられている。
【００１９】
光送信器は、発光素子５３を、環境条件によらず安定して発光させるために、筐体４０全体を気密封止している。ペルチエ素子は、発光素子から発生する熱を吸熱し、筐体４０の前面板を介して外部に放熱する。筐体は、プラスチックケースまたはトランスファーモールドを使用する。
【００２０】
このような構成により、発光素子５３は、第１レンズ系６１とともに、ペルチエ素子５５と基板５４とを介して前面板に固定されているので、第１レンズ系６１と第２レンズ系６３とから構成される光学系の光軸に、角度ずれが生ずることがない。すなわち、光送信器を搭載する装置にねじ止めする際の、筐体の機械的ひずみに対して、影響を受けることがない。
【００２１】
また、図１に示した光送信器は、発光素子２３の光軸と底板との間に、発光素子２３を戴置する基板２４とペルチエ素子２５とが配置される構造となっている。一方、図３に示した光送信器は、発光素子５３の光軸と底板との距離は、筐体設計において任意の高さに設定できることから、光送信器の低背化を図ることができる。
【００２２】
（第２の実施形態）
図４に、本発明の第１の実施形態にかかる光送信器の構造を示す。光送信器は、筐体４０の前面板に、光ファイバを接続するための光コネクタを収容するハウジング４１が固定されている。筐体４０の底板には、光モジュール４２と、駆動回路５１を戴置する基板５２とが備えられている。光モジュール４２の前面板には、ペルチエ素子５５が固定されている。ペルチエ素子５５には、発光素子５３の出力光が通過する光軸上に貫通孔が開けられている。発光素子５３を戴置する基板５４と、発光素子５３の出力光をコリメート光に変換する第１レンズ系６１とが、ペルチエ素子５５に固定されている。発光素子５３の出力光は、第１レンズ系６１と、ペルチエ素子５５に設けられた貫通孔を通過し、サファイア窓６２を通過して、ハウジング４１に送られる。ハウジング４１には、コリメート光を光ファイバに集光する第２レンズ系６３が備えられている。光モジュール４２全体が気密封止されており、ペルチエ素子５５で発生する熱は、光モジュール４２の前面板および底板と、筐体４０の底板を介して外部に放熱される。
【００２３】
（第３の実施形態）
図５に、本発明の第３の実施形態にかかる光送信器の構造を示す。光送信器は、筐体４０の前面板に、光ファイバを接続するための光コネクタを収容するハウジング４１が固定されている。筐体４０の底板には、駆動回路５１を戴置する基板５２が備えられている。筐体４０とハウジング４１とが接続されている前面板には、ペルチエ素子５５が固定されている。ペルチエ素子５５には、発光素子５３の出力光が通過する光軸上に貫通孔が開けられ、光モジュール４３が固定されている。
【００２４】
図６に、本発明の第３の実施形態にかかる光モジュールの構造を示す。光モジュール４３は、発光素子５３を戴置する基板５４と、発光素子５３の出力光をコリメート光に変換する第１レンズ系６１とから構成されている。光モジュール４３は、発光素子５３を、環境条件によらず安定して発光させるために、全体を気密封止し、発光素子５３の出力光が通過する光軸上にサファイア窓６４が開けられている。
【００２５】
このような構成により、光モジュール４３を気密封止したので、筐体４０全体を気密封止する必要がなく、光送信器の製造コストを低く抑えることができる。また、発光素子と光学系の一部をモジュール化したことにより、光送信器の部品点数を少なくすることができる。
【００２６】
図７に、第３の実施形態において気密封止を追加した光送信器の構造を示す。気密封止された光モジュール４３と、ペルチエ素子５５と、駆動回路５１とを、さらに気密封止した。ペルチエ素子５５の一端と光モジュール４３との接合部付近は、温度が低くなって結露を生じやすいので、気密封止を追加することにより、光送信器の信頼性の向上を図っている。
【００２７】
（第４の実施形態）
図８に、本発明の第４の実施形態にかかる光送信器の構造を示す。光送信器は、筐体４０の前面板に、光ファイバを接続するための光コネクタを収容するハウジング４１が固定されている。筐体４０の底板には、駆動回路５１を戴置する基板５２が備えられている。筐体４０とハウジング４１とが接続されている前面板には、ペルチエ素子５５が固定されている。ペルチエ素子５５には、光モジュール４４に内蔵された発光素子の出力光が通過する光軸上に貫通孔が開けられ、光モジュール４４が固定されている。
【００２８】
光モジュール４４は、発光素子を内蔵し、気密封止されたメタルキャン型または同軸型のパッケージのモジュールである。前面板に固定されたペルチエ素子５５に、直接光モジュール４４を固定するので、光送信器の小型化を図ることができ、光送信器の部品点数を減らすことができる。また、光モジュール４４が気密封止されているので、筐体４０全体を気密封止する必要がなく、光送信器の製造コストを低く抑えることができる。
【００２９】
図９に、第４の実施形態において気密封止を追加した光送信器の構造を示す。気密封止された光モジュール４４と、ペルチエ素子５５とを、さらに気密封止した。ペルチエ素子５５の一端と光モジュール４４との接合部付近は、温度が低くなって結露を生じやすいので、気密封止を追加することにより、光送信器の信頼性の向上を図っている。
【００３０】
（第５の実施形態）
図１０に、本発明の第５の実施形態にかかる光送信器の構造を示す。第４の実施形態にかかる光送信器において、ペルチエ素子５５から発生する熱を効率よく放熱するために、ヒートパイプ７１を備えたものである。ペルチエ素子２５で発生する熱は、筐体４０の前面板とヒートパイプ７１と筐体４０の底板とを介して、光送信器を搭載する装置の筐体または放熱器に放熱される。
【００３１】
上述した各実施形態において、筐体４０とハウジング４１とが接続されている前面板に、ペルチエ素子５５を固定する構造とした。発光素子の出力光が通過する光軸上に貫通孔が開けられた板状またはブロック状の固定板を、前面板と発光素子５３との間に設けて、この固定板にペルチエ素子５５を固定する構造としてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、発光素子の出力光が通過する光軸上に貫通孔が開けられたペルチエ素子を、筐体の光コネクタを接続する側の前面板に固定し、ペルチエ素子に固定された基板を介して、発光素子を光軸上に固定したので、筐体の機械的ひずみに対して強くすることが可能となる。
【００３３】
また、本発明によれば、発光素子の光軸と底板との距離を任意の高さに設定できることから、光送信器の低背化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光送信器における第１例の構造を示す断面図である。
【図２】従来の光送信器における第２例の構造を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる光送信器の構造を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態にかかる光送信器の構造を示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態にかかる光送信器の構造を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態にかかる光モジュールの構造を示す断面図である。
【図７】第３の実施形態において気密封止を追加した光送信器の構造を示す断面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態にかかる光送信器の構造を示す断面図である。
【図９】第４の実施形態において気密封止を追加した光送信器の構造を示す断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態にかかる光送信器の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１０，４０　　筐体
１１，４１　　ハウジング
１２，４２〜４４　　光モジュール
２１，５１　　駆動回路
２２，２４，５２，５４　　基板
２３，５３　　発光素子
２５，５５　　ペルチエ素子
３１，６１　　第１レンズ系
３２，６２，６４　　サファイア窓
３３，６３　　第２レンズ系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004047738.tif 000009
【図８】
2004047738.tif 000010
【図９】
2004047738.tif 000011
【図１０】
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