(57)【要約】  【課題】自由空間光学素子を有する電子システムを提供する。  【解決手段】電子システム（１００）は、第１の光学素子（１１８ａ）を有する第１の回路基板（１１４ａ）および自由空間によって第１の光学素子（１１８ａ）と電子的に通信するために配置された第２の光学素子（１１８ｂ）を有する第２の回路基板（１１４ｂ）を含む。システム（１００）はまた、第１の回路基板（１１４ａ）と第２の回路基板（１１４ｂ）との間に配置された自由空間によって光通信を可能にするために配置された開口（１４２）を有するコールドプレート（１４０）を含む。システム（１００）はさらに、凝縮器（１５０）および、コールドプレート（１４０）内で熱を吸収し熱を凝縮器（１５０）へ運ぶように構成された冷却流体（１６２）を含む流体コンジット（１６０）を含み、流体コンジット（１６０）はコールドプレート（１４０）および凝縮器（１５０）を接続している。  【選択図】図１
2010536243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子システム（１００）であって、
第１の光学素子（１１８ａ）を有する第１の回路基板（１１４ａ）と、
自由空間によって、前記第１の光学素子（１１８ａ）と光学的に通信するために配置された第２の光学素子（１１８ｂ）を有する第２の回路基板（１１４ｂ）と、
前記第１の回路基板（１１４ａ）と前記第２の回路基板（１１４ｂ）との間に配置されたコールドプレート（１４０）と、前記コールドプレート（１４０）は、自由空間によって光通信を可能にするために配置された開口（１４２）を含み、
凝縮器（１５０）と、
前記コールドプレート（１４０）および前記凝縮器（１５０）を接続する冷却流体（１６２）を含む流体コンジット（１６０）とを備えており、前記冷却流体（１６２）は、主に前記コールドプレート（１４０）によって前記第１の回路基板（１１４ａ）および前記第２の回路基板（１１４ｂ）から熱を吸収し、その熱を前記凝縮器（１５０）へ運ぶように構成されており、前記凝縮器（１５０）は、主に吸収した熱を放散するように構成されている
電子システム（１００）。
【請求項２】
複数の側面を有する相対的に剛性の材料で形成されたハウジング（１１２）をさらに備えており、前記第１の回路基板（１１４ａ）、前記第２の回路基板（１１４ｂ）および前記コールドプレート（１４０）は、前記ハウジング（１１２）内に収容されており、前記凝縮器（１５０）はハウジング（１１２）の外部に配置されており、流体コンジット（１６０）は、前記ハウジング（１１２）および前記凝縮器（１５０）に柔軟に接続されている
請求項１に記載の電子システム（１００）。
【請求項３】
前記第１の回路基板（１１４ａ）および前記ハウジング（１１２）の壁を接続する第１のコネクタ（１１６）と、前記第１のコネクタ（１１６）は、前記第１の回路基板（１１４ａ）が前記ハウジング（１１２）に関して横に動くのを実質的に防止し、
前記第２の回路基板（１１４ｂ）および前記ハウジング（１１２）の別の壁を接続する第２のコネクタ（１１６）とをさらに備えており、前記第２のコネクタ（１１６）は、前記第２の回路基板（１１４ｂ）が前記ハウジング（１１２）に関して横に動くのを実質的に防止する
請求項２に記載の電子システム（１００）。
【請求項４】
前記第１のコネクタ（１１６）および前記第２のコネクタ（１１６）の少なくとも一方は、付加的な流体コンジット（１６０）によって前記凝縮器（１５０）に接続された付加的なコールドプレート（１４０）を備える
請求項３に記載の電子システム（１００）。
【請求項５】
前記ハウジング（１１２）は、システムモジュール（１１０）を備えており、前記凝縮器（１５０）は、冷却モジュール（１３０）を備えており、前記システムモジュール（１１０）および前記冷却モジュール（１３０）は、一緒に自由空間モジュール（１０２）を形成し、
前記電子システム（１００）は、
複数の自由空間モジュール（１０２）をさらに備えており、前記複数の自由空間モジュール（１０２）の各々は、前記冷却モジュール（１３０）の前記凝縮器（１５０）がシステムモジュール（１３０）の前記ハウジング（１１２）によって実質的に妨害されないように、前記複数の自由空間モジュール（１０２）の少なくとも別のものに隣接して配置されている
請求項２〜４のいずれかに記載の電子システム（１００）。
【請求項６】
第３の光学素子（１１８ｄ）を有する第３の回路基板（１１４ｃ）と、前記第３の回路基板（１１４ｃ）は、前記第２の回路基板（１１４ｂ）と前記コールドプレート（１４０）との間に配置されており、
前記第３の回路基板（１１４ｃ）と前記第２の回路基板（１１４ｂ）との間に配置された付加的なコールドプレート（１４１）とをさらに備えており、前記コールドプレート（１４０）および前記付加的なコールドプレート（１４１）は、前記第１の光学素子（１１８ａ）、前記第２の光学素子（１１８ｂ）および前記第３の光学素子（１１８ｄ）の２つ以上の間で光通信を可能にするために配置された開口（１４３）を備える
請求項１〜５のいずれかに記載の電子システム（１００）。
【請求項７】
自由空間モジュール（１０２）であって、
ハウジング（１１２）を備えるシステムモジュール（１１０）と、前記ハウジング（１１０）は、
第１の光学素子（１１８ａ）を有する第１の回路基板（１１４ａ）と、
自由空間によって前記第１の光学素子（１１８ａ）と光学的に通信するために配置された第２の光学素子（１１８ｂ）を有する第２の回路基板（１１４ｂ）と、
前記第１の回路基板（１１４ａ）と前記第２の回路基板（１１４ｂ）との間に配置されたコールドプレート（１４０）とを収容しており、前記コールドプレート（１４０）は、自由空間によって光通信を可能にするために配置された開口（１４２）をさらに含み、
凝縮器（１５０）を含む冷却モジュール（１３０）と、
前記コールドプレート（１４０）を前記凝縮器（１５０）に接続する柔軟な流体コンジット（１６０）とを備えており、前記流体コンジット（１６０）は、前記システムモジュール（１１０）を動かす原因となる前記冷却モジュール（１３０）の動きを実質的に防止する
自由空間モジュール（１０２）。
【請求項８】
前記システムモジュール（１１０）は、
前記第１の回路基板（１１４ａ）および前記ハウジング（１１２）の壁を接続する第１のコネクタ（１１６）と、前記第１のコネクタ（１１６）は、前記第１の回路基板（１１４ａ）が前記ハウジング（１１２）に関して横に動くのを実質的に防止し、
前記第２の回路基板（１１４ｂ）および前記ハウジング（１１２）の別の壁を接続する第２のコネクタ（１１６）とをさらに備えており、前記第２のコネクタ（１１６）は、前記第２の回路基板（１１４ｂ）が前記ハウジング（１１２）に関して横に動くのを実質的に防止する
請求項７に記載の自由空間モジュール（１０２）。
【請求項９】
前記システムモジュール（１１０）は、
第３の光学素子（１１８ｄ）を有する第３の回路基板（１１４ｃ）と、前記第３の回路基板（１１４ｃ）は、前記第２の回路基板（１１４ｂ）と前記コールドプレート（１４０）との間に配置されており、
前記第３の回路基板（１１４ｃ）と前記第２の回路基板（１１４ｂ）との間に配置された付加的なコールドプレート（１４１）とをさらに備えており、
前記コールドプレート（１４０）および前記付加的なコールドプレート（１４１）は、前記第１の光学素子（１１８ａ）、前記第２の光学素子（１１８ｂ）および前記第３の光学素子（１１８ｄ）の２つ以上の間で光通信を可能にするために配置された開口（１４３）を備える
請求項７および８のいずれかに記載の自由空間モジュール（１０２）。
【請求項１０】
自由空間モジュール（１０２）を製作する方法（２００）であって、前記方法（２００）は、
第１の光学素子（１１８ａ）を有する第１の回路基板（１１４ａ）を得ること（２０２）と、
第２の光学素子（１１８ｂ）を有する第２の回路基板（１１４ｂ）を得ること（２０２）と、前記第１の光学素子（１１８ａ）および前記第２の光学素子（１１８ｂ）は、自由空間によって互いに電子的に通信するように構成されており、
前記第１の光学素子（１１８ａ）および前記第２の光学素子（１１８ｂ）の場所を識別すること（２０４）と、
前記第１の光学素子（１１８ａ）および前記第２の光学素子（１１８ｂ）の場所と場所に関して対応する複数の開口（１４２）を有するコールドプレート（１４０）を作成すること（２０６）と、
前記第１の回路基板（１１４ａ）をハウジング（１１２）の壁に取り付けること（２０８）と、
開口（１４２）が前記第１の光学素子（１１８ａ）と整列するように、前記コールドプレート（１４０）を前記第１の回路基板（１１４ａ）に配置すること（２１０）と、
前記第２の光学素子（１１８ｂ）が、前記コールドプレート（１４０）の前記開口（１４２）および前記第１の光学素子（１１８ａ）と整列するように、前記第２の回路基板（１１４ｂ）を前記ハウジング（１１２）の別の壁に取り付けること（２１２）と
を含む自由空間モジュール（１０２）を製作する方法（２００）。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
自由空間光相互接続システムは、電気データ処理装置間のデータ通信のための付加的なバンド幅に対するますます増大する要求を満たすために提案されてきた。
これらの形式の光相互接続システムは、自由空間によるポイントツーポイント通信を利用し、従って異なる場所間でのケーブルまたはファイバのルーティングを必要としない。
典型的な自由空間光相互接続システムでは、変調光ビームが自由空間によって第１の光装置チップの送信器から第２の光装置チップの受信器に向けられる。
データまたは情報は変調によって光ビームに符号化される。
受信器は変調光ビームを復調し対応するデータおよび情報を抽出する。
【０００２】
自由空間光相互接続システムは、高速で高度に並列なデータ転送を提供し、従って電気相互接続で利用可能なものよりも相当に大きいレートでのスループットを可能にする可能性を有することが長く知られてきた。
加えて、光変調信号は、電磁妨害による影響を受けず、互いに干渉することなく互いに空間的に相互浸透することができる。
【０００３】
自由空間光相互接続システムの使用の１つの短所は、それらが互いとの精確なアラインメントを維持するように光相互接続システムを自由空間で機械的に結合することが相対的に難しいとわかっていることである。
これは、振動および温度変動がしばしば光相互接続システムを大部分のシステムにおいてアラインメント不整にさせる原因になるからである。
光相互接続システム間での相対的な動きを実質的に防止する付加的な構造支持の使用は一般に、光電子チップを適切に冷却する光相互接続システムへの気流を付加的な機械的要素が実質的に制限する傾向があるので、実行可能な解決策ではない。
適切な冷却がなければ、それらの性能は一般に劣化する。
しかし、光相互接続システム上での増大した気流もまた、振動および光相互接続システム間の空気密度の変動を生じ、それもまたそれらの性能を劣化させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、自由空間光相互接続システムの構成部品を、所要の動作温度レベルまたはその付近に維持しつつ、実質的に精確なアラインメントで維持できる能力を有することが有益であろう。
【０００５】
本発明の特徴は、図に関する以下の説明から当業者には明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の実施形態に従った、自由空間モジュールが断面で図示された電子システムの簡略化したブロック図を示す。
【図２】本発明の実施形態に従った、図１に図示のコールドプレートの簡略化した断面平面図を示す。
【図３Ａ】それぞれ、本発明の種々の実施形態に従った、図１に図示のシステムモジュールの断面側面図を示す。
【図３Ｂ】それぞれ、本発明の種々の実施形態に従った、図１に図示のシステムモジュールの断面側面図を示す。
【図３Ｃ】それぞれ、本発明の種々の実施形態に従った、図１に図示のシステムモジュールの断面側面図を示す。
【図４】本発明の実施形態に従った、図１に図示の複数の自由空間モジュールから成る電子システムの斜視図を示す。
【図５】本発明の実施形態に従った、自由空間モジュールを製作する方法の流れ図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
簡単および例証の目的で、本発明は主にその例示的な実施形態に言及することによって説明する。
以下の説明において、本発明の完全な理解をもたらすために多数の特定の詳細が述べられる。
しかし、本発明がこれらの特定の詳細への限定を伴うことなく実施され得ることは当業者には明白であろう。
他の場合に、周知の方法および構造は本発明を不要に曖昧にしないために詳述していない。
【０００８】
１つ以上の自由空間モジュールから成る電子システムがここに開示される。
自由空間モジュールは、自由空間光学素子を有するシステムモジュールおよび、それぞれの動作を妨害することなく自由空間光学素子を冷却するための冷却モジュールを含む。
また、自由空間モジュールを製作する方法も開示される。
【０００９】
ここに開示されたシステムおよび方法の実現によって、自由空間で互いに通信するように構成された光学素子が互いに関して相対的に静的な関係に保持され、それによって光学素子間の相対的な動きを最小限にすることができる。
加えて、光学素子は、互いに相対的にごく接近して保持され、それによって変調光信号を送信および受信するために要求される電力の量を実質的に最小限にすることができる。
【００１０】
１つの関連において、自由空間モジュールの上述の特徴は、自由空間モジュールへの開示冷却モジュールの統合によって達成される。
より詳しくは、冷却モジュールは、光学素子が設けられた回路基板の構成部品を冷却しつつ光学素子間の自由空間通信を可能にする複数の開口を有するコールドプレートを含む。
冷却モジュールはこのように、光学素子を互いに関してアラインメント不整にさせ得る付加的な動きを誘起することなく、変わらずに適切な冷却を提供しつつ回路基板を相対的にコンパクトな配列で配置することを可能にする。
そうしたものとして、自由空間モジュールは、従来の自由空間光相互接続システムに関係する欠点の全部を実質的に回避しつつ光学素子間で自由空間光通信が行われることを可能にする。
【００１１】
最初に図１に関して、１例に従った、自由空間モジュール１０２が断面で図示された電子システム１００の簡略化したブロック図が示されている。
電子システム１００の以下の説明は当該電子システム１００が構成され得る多様な種々の様態のうちの１つの様態にすぎないことを理解しなければならない。
加えて、電子システム１００が付加的な構成部品を含み得ること、そしてここに記載された構成部品の一部は電子システム１００の範囲を逸脱しなければ除去および／または修正してもよいことを理解しなければならない。
例えば、電子システム１００は、あらゆる合理的に適格な構成で配列されたあらゆる合理的に適格な数の自由空間モジュール１０２を含むことができる。
【００１２】
図１に示す通り、自由空間モジュール１０２はシステムモジュール１１０および冷却モジュール１３０を含む。
システムモジュール１１０は、回路基板１１４ａおよび１１４ｂが収容される空間を画成するハウジング１１２を含む。
ハウジング１１２は、相対的に大きい量の力に耐えるように構成された、例えば金属、合金、プラスチックなどといった実質的に剛性の材料で形成され得る。
従って、ハウジング１１２は、その中に収容された構成部品を保護するだけでなく、ハウジング１１２の異なる部分間の相対的な動きを実質的に防止するように構成され得る。
ハウジングは図１に図示された４つの側面から成るとしてよく、また２つの付加的な側面を含み、それによって実質的に密閉された筐体を形成することができ、それはより大きな保護を提供しシステムモジュール１１０の構造的剛性を増強する。
【００１３】
回路基板１１４ａおよび１１４ｂは、コネクタ１１６によってハウジング１１２のそれぞれの内壁に取り付けられているように図示されている。
コネクタ１１６は一般に、それらがハウジング１１２に関して横に動かないようにそれぞれの回路基板１１４ａおよび１１４ｂを相対的に剛直に支持するように構成されている。
これに関して、ハウジング１１２は実質的に剛性の構造として設計されており、回路基板１１４ａおよび１１４ｂもまた互いに関して横に動くことを実質的に防止される。
【００１４】
しかし、コネクタ１１６は、回路基板１１４ａおよび１１４ｂを互いの方に押し合わせるために十分な力を加えるように構成され得る。
これに関して、コネクタ１１６は、回路基板１１４ａおよび１１４ｂに力を行使することができる、例えば偏倚ばねといったばね状装置を備えてもよい。
【００１５】
システムモジュール１１０の種々の例において、コネクタ１１６は省略してもよく、そして回路基板１１４ａおよび１１４ｂの一方または両方を、機械的固定具、接着剤、溶接などの使用によってハウジング１１２に直接取り付けてもよい。
【００１６】
いずれにせよ、回路基板１１４ａおよび１１４ｂはまた、それぞれの光学素子１１８ａおよび１１８ｂを含むように図示されている。
光学素子１１８ａおよび１１８ｂは一般に、自由空間による変調光の送信器または受信器として機能する。
そうしたものとして、光学素子１１８ａおよび１１８ｂは、矢線１１９によって指示されたように光の変調によってデータを送信および受信するように構成されている。
少なくともハウジング１１２の相対的に剛性の組立ならびに回路基板１１４ａおよび１１４ｂとハウジング１１２との間の相対的に剛性の接続のために、光学素子１１８ａおよび１１８ｂは、システムモジュール１１０が種々の振動または他の環境条件にさらされた時に互いに関してそれぞれのアラインメントを維持することができる。
【００１７】
図示されていないが、回路基板１１４ａおよび１１４ｂは、他の形式のチップばかりでなく、電線、信号層、キャパシタ、トランジスタなどといった種々の他の構成部品を含み得る。
加えて、回路基板１１４ａおよび１１４ｂは、ハウジング１１２の壁のそれぞれの穴１２２ａおよび１２２ｂを通り延出するそれぞれのケーブル１２０ａおよび１２０ｂによって電力および信号を受けるように構成されている。
１例によれば、電力および信号ケーブル１２０ａおよび１２０ｂは、回路基板１１４ａおよび１１４ｂへのケーブル１２０ａおよび１２０ｂの外部運動の移転が実質的に防止されるように柔軟である。
加えて、または代替として、コネクタ１１６はまた、電力および信号の一方または両方を回路基板１１４ａおよび１１４ｂに供給するためのケーブルも含み得る。
【００１８】
システムモジュール１１０はまた、第１の回路基板１１４ａと第２の回路基板１１４ｂとの間に配置されたコールドプレート１４０を含む。
コールドプレート１４０は一般に、相対的に高いレベルの熱伝導率を有するように構成された相対的に剛性の構造から成る。
これに関して、コールドプレート１４０は、銅、アルミニウム、金属合金、シリコンカーバイド、アルミニウム‐シリコンカーバイドなどで形成することができる。
加えて、少なくとも光学素子１１８ａおよび１１８ｂが互いに整列される場所でコールドプレート１４０に複数の開口１４２が形成されている。
そうしたものとして、開口１４２は、一般に光学素子１１８ａおよび１１８ｂが自由空間により変調光信号を送信および受信するのを可能にするために配置されている。
【００１９】
コールドプレート１４０はまた、開口１４２を囲んでコールドプレート１４０内に延在する複数の流路１４４を含む。
流路１４４は、１例に従ったコールドプレート１４０の断面平面図を示す図２においてさらに詳細に図示されている。
図２に示す通り、流路１４４は一般に、その温度に依存して液体または蒸気の形態の冷却流体１６２がコールドプレート１４０の相対的に大きい領域にわたって実質的に拡散するのを可能にする。
【００２０】
再び図１に関して、コールドプレート１４０は第１の回路基板１１４ａおよび第２の回路基板１１４ｂと接触しているように図示されている。
本開示全体にわたり述べられる限り、用語「接触して」は、コールドプレート１４０と第１および第２の回路基板１１４ａおよび１１４ｂとの物理的接触と同様に、コールドプレート１４０と第１の回路基板１１４ａおよび第２の回路基板１１４ｂに含まれた種々の構成部品との物理的接触を含むように意図されている。
従って、１例において、コールドプレート１４０は、第１および第２の回路基板１１４ａおよび１１４ｂで熱を発生する構成部品と直接接触してもよい。
【００２１】
光学素子１１８ａおよび１１８ｂはまた、コールドプレート１４０が光学素子１１８ａおよび１１８ｂ間の光信号の送信および受信を妨害しないように開口１４２の内部に配置されているようにも図１に図示されている。
これに関して、開口１４２は、光学素子１１８ａおよび１１８ｂ、または光学素子１１８ａおよび１１８ｂが取り付けられるチップの受入れを可能にするために十分に広いものであり得る。
加えて、開口１４２は気流密度が光学素子１１８ａおよび１１８ｂの間で変化するのを実質的に防止するために付加的な遮蔽を設けてもよい。
【００２２】
いずれにせよ、コネクタ１１６は、第１の回路基板１１４ａ、コールドプレート１４０および第２の回路基板１１４ｂの間で物理的接触およびアラインメントを維持するために十分な力を付与することができる。
しかし、それに加えて、または代替として、これらの構成部品間のアラインメントを維持することは、接着剤、機械的固定具などの使用によって増強され得る。
これらの構成部品間の熱の伝導もまた、これらの構成部品間での伝熱性接着剤、フィルムなどといった熱伝導増強材料の布置によって増強され得る。
そうしたものとして、熱増強および／またはアラインメント増強材料または構造がコールドプレート１４０を第１および第２の回路基板１１４ａおよび１１４ｂに接続するために使用することができる。
【００２３】
図示されていないが、コールドプレート１４０は第１および第２の回路基板１１４ａおよび１１４ｂに含まれる構成部品を補完する、例えば段、溝、くぼみなどといった特徴を備えてもよい。
従って、例えば、コールドプレート１４０は、第１の回路基板１１４ａで相対的に高位のチップに対応する場所にくぼみを、そして相対的に低位のチップに対応する場所に段を備えてもよい。
これに関して、コールドプレート１４０は、第１および第２の回路基板１１４ａおよび１１４ｂでより大きい表面積に接触し、それによって第１および第２の回路基板１１４ａおよび１１４ｂからの熱吸収を実質的に最大限にすることができる。
【００２４】
１つの関連において、一般にコールドプレート１４０は、より詳しくはコールドプレート１４０の流路１４４に含まれる冷却流体１６２は、第１の回路基板１１４ａおよび第２の回路基板１１４ｂに含まれる熱を発生する構成部品によって発生した熱を吸収し、それによって構成部品を所要の温度レベルの範囲内に維持するように構成されている。
図示されていないが、流路１４４の表面は伝熱を増進するために粗くしてもよい。
それに加えて、または代替として、流路１４４は、溝、メッシュ、焼結微粒子または、一般に流路１４４における伝熱および毛管圧力を増進する他の形式のウィッキング（wicking）特徴のうちの１つ以上を含み得る。
【００２５】
冷却流体１６２は、減圧下の水、冷媒、フロリナート（Fluourinert）などといった相変化材料から成るとしてよい。
この例の場合、冷却流体１６２は、公称温度で液体状態にあり相対的に高い温度で蒸発するように設計されている。
そうしたものとして、例えば、相変化材料の飽和温度または沸点は、種々の不活性フロリナート流体といったいくつかの流体を混合することによって調整することができる。
相対的に高い温度は、回路基板１１４ａおよび１１４ｂまたはそこに含まれる構成部品が定常または高温作業レベルの間に達すると予測される温度から成るとしてよい。
いずれにせよ、流路１４４およびコールドプレート１４０は、蒸発した冷却流体１６２がコールドプレート１４０から流出し流体コンジット１６０に流入するように設計されている。
加えて、流体コンジット１６０は、蒸発した冷却流体１６２を冷却モジュール１３０の凝縮器１５０に流入させるように設計され配置されている。
凝縮器１５０はコールドプレート１４０に関して高められ、それによって蒸発した冷却流体１６２が凝縮器１５０に流入するようにさせることができる。
それに加えて、または代替として、蒸発した冷却流体１６２を凝縮器１５０に追い込むためにポンプまたはコンプレッサを使用してもよい。
【００２６】
凝縮器１５０の内部では、蒸発した冷却流体１６２は凝縮器１５０の１本以上の管１５２内を流れるように構成されている。
管１５２には複数のフィン１５４が取り付けられている。
稼働中、熱は蒸発した冷却流体１６２からフィン１５４に移され、そこから熱は放散する。
フィン１５４からの熱の放散は、矢線１７０によって示された通り、フィン１５４上への気流の供給によって実質的に高められる。
気流１７０は、フィン１５４に直接気流１７０を発生させるように構成され配置されるか、または一般にフィン１５４によって気流１７０を生じさせるように構成され配置されるかのどちらかのエアムーバ装置（図示せず）によって供給することができる。
【００２７】
蒸発した冷却流体１６２から熱が除去されると、蒸発した冷却流体１６２は液体状態に凝縮して戻り、凝縮器１５０の貯槽１５６に集まる。
加えて、液体冷却流体１６２は、コールドプレート１４０に対する貯槽１５６の構成および位置に基づき流体コンジット１６０を通りコールドプレート１４０の流路１４４に流れるように構成されている。
すなわち、液体流体１６２冷却は、貯槽１５６がコールドプレート１４０に対して高い位置にあることから、重力によって流路１４４に流れ戻ることができる。
【００２８】
別の例によれば、冷却流体１６２は、常圧の水、エチレン、グリコール−水混合物、ポンプ式液体冷却用途のためのポリプロピレングリコール水混合物などといった非相変化材料から成るとしてもよい。
冷却流体１６２はまた腐食防止剤を含んでもよい。
この例の場合、ポンプ（図示せず）を流体コンジット１６０に沿って配置して冷却流体１６２に圧力を加え、それによってそれをコールドプレート１４０と凝縮器１５０との間に流れさせるようにしてもよい。
加えて、上記の例のような蒸発および凝縮の代わりに、この例の場合、冷却流体１６２は主にコールドプレート１４０および凝縮器１５０両方の内部で液体のままである。
さらにこの例の場合、その構成は凝縮器貯槽１５６がコールドプレート１４０に対して同じかまたは低い高さにあることを可能にする。
【００２９】
どちらの例においても、冷却流体１６２は流体コンジット１６０によってコールドプレート１４０と凝縮器１５０との間で連続的に循環し、それによって回路基板１１４ａおよび１１４ｂから熱を連続的に除去することができる。
そうしたものとして、流体コンジット１６０はコールドプレート１４０と凝縮器１５０との間でループにされ得る。
加えて、流体コンジット１６０はハウジング１１２の１つ以上の穴１２４を通り延出することができる。
【００３０】
１例によれば、流体コンジット１６０は、凝縮器１５０が運動または振動した時にその運動または振動がコールドプレート１４０に移転されないように柔軟材料で作られる。
そうしたものとして、エアムーバは、エアムーバからの振動が光学素子１１８ａおよび１１８ｂを互いに対してアラインメント不整にすることを実質的に生じなければ、凝縮器１５０に直接取り付けてもよい。
【００３１】
電力および信号ケーブル１２０ａおよび１２０ｂならびに流体コンジット１６０がそれぞれ延出するハウジング１１２の穴１２２ａ、１２２ｂおよび１２４は、ハウジング１１２の内外への空気または汚染物質の流れを実質的に防止するためにシールしてもよい。
そうしたものとして、ハウジング１１２内に含まれた空気は相対的に乱されず、従って光学素子１１８ａおよび１１８ｂ間の光信号の送信および受信もまた相対的に乱されないままとすることができる。
加えて、または代替として、ハウジング１１２に含まれた空間は、自由空間による光学素子１１８ａおよび１１８ｂ間での光通信をさらに助成するために真空から成ってもよい。
【００３２】
図１に図示の自由空間モジュール１０２は簡略化した図であり、従ってここに開示された自由空間モジュール１０２の範囲を逸脱しなければ種々の点で修正してもよいことを理解しなければならない。
例えば、凝縮器１５０のフィン１５４は垂直に延びていてもよく、ポンプは液体冷却流体１６２をコールドプレート１４０の流路１４４に戻すために流体コンジット１６０に沿って配置してもよい、等々。
自由空間モジュール１０２のシステムモジュール１１０に対する変更の追加の例が図３Ａ〜３Ｃに図示されている。
【００３３】
より詳しくは、図３Ａ〜３Ｃは、種々の例に従ったシステムモジュール１１０のそれぞれの断面側面図を示している。
図３Ａ〜３Ｃに図示のシステムモジュール１１０の各々は、図１に図示のシステムモジュール１１０に関して上述したものと類似の特徴を含む。
そうしたものとして、図１のシステムモジュール１１０とは図３Ａ〜３Ｃのシステムモジュールにおいて異なるそれらの特徴だけをここに以下で検討する。
【００３４】
最初に図３Ａに関して、システムモジュール１１０は付加的な回路基板１１４ｃおよび付加的なコールドプレート１４１を含むように図示されている。
図示の通り、第１のコールドプレート１４０が第１の回路基板１１４ａと第３の回路基板１１４ｃとの間に配置されている。
加えて、第２のコールドプレート１４１が第２の回路基板１１４ｂと第３の回路基板１１４ｃとの間に配置されている。
第３の回路基板１１４ｃは、第１および第２の回路基板１１４ａおよび１１４ｂならびにコールドプレート１４０に関して上述した様態のいずれかにおいて第１および第２のコールドプレート１４０および１４１に取り付けら得る。
【００３５】
第３の回路基板１１４ｃはさらに、第３の回路基板１１４ｃの両面に配置された光学素子１１８ｃおよび１１８ｄを含むように図示されている。
これに関して、光学素子１１８ｃは第１の回路基板１１４ａの光学素子１１８ａからの変調光信号を送信または受信するように構成され、そして光学素子１１８ｄは第２の回路基板１１４ｂの光学素子１１８ｂからの変調光信号を送信または受信するように構成されている。
やはり図３Ａに図示の通り、第３の回路基板１１４ｃは、第１の回路基板１１４ａの光学素子１１８ａが自由空間によって第２の回路基板１１４ｂの光学素子１１８ｂと直接通信し得るように開口１４３を含み得る。
【００３６】
付加的な回路基板およびコールドプレートは、図３Ａに提示されたものと類似の様態においてシステムモジュール１１０に挿入され得る。
【００３７】
次に図３Ｂに転じれば、システムモジュール１１０は付加的なコールドプレート１４１を含むように図示されている。
しかしこの図において、付加的なコールドプレート１４１は、第１の回路基板１１４ａを図１に図示のハウジング１１２に接続するコネクタ１１６に取って代わっている。
付加的なコールドプレート１４１は上述のように種々の様態において第１の回路基板１１４ａおよびハウジング１１２に取り付けられ得る。
付加的なコールドプレート１４１は、やはり第１の回路基板１１４ａをハウジング１１２に剛直に接続しながら第１の回路基板１１４ａに付加的な冷却を提供することができる。
付加的なコールドプレート１４１は、図２に図示のように流路１４４を含み得るが、開口１４２を備えずに作られ得る。
【００３８】
別の例によれば、第２の回路基板１１４ｂを接続するコネクタ１１６もまた付加的なコールドプレート１４１と取って代えられ得る。
さらに別の例として、付加的なコールドプレート１４１は１つ以上のコネクタ１１６によってハウジング１１２に取り付けられ得る。
【００３９】
次に図３Ｃに関して、システムモジュール１１０は図１のシステムモジュール１１０に図示されたものと同じ構成部品を含む。
しかし、第１の回路基板１１４ａ、コールドプレート１４０および第２の回路基板１１４ｂは、互いに別個であるように図示されている。
この例の場合、コールドプレート１４０はその側面のうちの１つ以上に沿ってハウジング１１２に直接取り付けられ得る。
加えて、ハウジング１１２それ自体の構造的剛性は、第１の回路基板１１４ａ、第２の回路基板１１４ｂおよびコールドプレート１４０の間で必要なアラインメントを維持することに依拠する。
【００４０】
図１および３Ａ〜３Ｃに図示のシステムモジュール１１０の各々における特定の特徴に詳細な言及がなされてきたが、それらの図の１つに図示されたシステムモジュール１１０からの種々の特徴が図の別のものに図示されたシステムモジュール１１０に取り入れてもよいことを理解しなければならない。
例えば、図３Ａに図示のコネクタ１１６は図３Ｂに図示のように付加的なコールドプレート１４０と取って代えてもよい。
【００４１】
次に図４に転じれば、１例に従った、複数の自由空間モジュール１０２から成る電子システム１００の斜視図が示されている。
４個の自由空間モジュール１０２が図４において図示されているが、付加的な自由空間モジュール１０２を追加してもよく、または既存の自由空間モジュール１０２はそこに図示された電子システム１００の範囲を逸脱しなければ取り除いてもよい。
付加的な自由空間モジュール１０２が追加される場合、付加的な自由空間モジュール１０２は図４に図示の自由空間モジュール１０２のいずれかに隣接して配置され得る。
【００４２】
図４に図示の通り、自由空間モジュール１０２は互いに関してスタック構成で配列され得る。
加えて、自由空間モジュール１０２は、それぞれの冷却モジュール１３０の凝縮器１５０が気流の方向に関して整列するように配列され得る。
これに関して、システムモジュール１１０は凝縮器１５０内の空気１７０の流れを実質的に妨げない。
【００４３】
図示されていないが、電力および信号線１２０ａおよび１２０ｂは回路基板１１４ａおよび１１４ｂから自由空間モジュール１０２の外へ延出し互いに接続され得る。
加えて、または代替として、電力および信号線１２０ａおよび１２０ｂは、従来の電子キャビネットにおいて利用されている既知のものに類似の電力およびネットワークバックプレーンに接続され得る。
【００４４】
図４に図示された例において、自由空間モジュール１０２は、例えば、データセンターにおける電子キャビネットまたはラックに配置され得る。
加えて、気流１７０はコンピュータ室レベルのエアブロワまたは空気調和装置から発することができる。
後者の場合、気流１７０は冷却してもよく、そのようにして自由空間モジュール１０２からの熱の除去を増強することができる。
【００４５】
次に図５に転じれば、１実施形態に従った、自由空間モジュール１０２を製作する方法２００の流れ図が示されている。
方法２００の以下の説明は当該方法２００が具体化され得る多様な種々の様態のうちの１つにすぎないことを理解しなければならない。
加えて、方法２００は付加的なステップを含み得ること、そしてここに説明されたステップの一部は方法２００の範囲を逸脱しなければ除去および／または修正され得ることを理解しなければならない。
【００４６】
方法２００の以下の説明は、特に図１および３Ａ〜３Ｃに図示の構成部品に関して説明する。
しかし、方法２００が図１および３Ａ〜３Ｃに図示の自由空間モジュール１０２とは異なる自由空間モジュール１０２を製作するために実行され得ることを理解しなければならない。
【００４７】
ステップ２０２で、第１の回路基板１１４ａおよび第２の回路基板１１４ｂが得られる。
第１の回路基板１１４ａおよび第２の回路基板１１４ｂは自由空間によって互いに通信するように構成された光学素子１１８ａおよび１１８ｂを含む。
ステップ２０４で、光学素子１１８ａおよび１１８ｂの場所が識別される。
光学素子１１８ａおよび１１８ｂの場所は、第１の回路基板１１４ａおよび第２の回路基板１１４ｂが稼働位置に置かれた時にそれぞれの光学素子１１８ａおよび１１８ｂが互いに整列するように互いに実質的に合致される。
【００４８】
ステップ２０６で、コールドプレート１４０を貫き延在する複数の開口１４２を備えてコールドプレート１４０が作成される。
開口１４２は、ステップ２０４で識別された光学素子１１８ａおよび１１８ｂの場所に対応するコールドプレート１４０における種々の場所に作成される。
【００４９】
ステップ２０８で、第１の回路基板１１４ａが相対的に剛性のハウジング１１２の内壁に取り付けられる。
第１の回路基板１１４ａは上述の様態のいずれかにおいてハウジング１１２の内壁に取り付けられ得る。
加えて、ステップ２１０で、コールドプレート１４０は開口１４２が光学素子１１８ａと整列するように第１の回路基板１１４ａに配置される。
コールドプレート１４０は上述の様態のいずれかにおいて第１の回路基板１１４に取り付けられ得る。
【００５０】
ステップ２１２で、第２の回路基板１１４ｂは、光学素子１１８ｂがコールドプレート１４０の開口１４２と整列し光学素子１１８ａが第１の回路基板１１４ａ上にあるようにハウジング１１２の別の内壁に取り付けられる。
【００５１】
ステップ２１４で、コールドプレート１４０は、ハウジング１１２の壁を通り延出する柔軟な流体コンジット１６０によって凝縮器１５０に取り付けられ得る。
加えて、ハウジング１１２は、ステップ２１６で示されるように、例えばカバー、蓋または付加的な壁をハウジング１１２のいずれかの開放領域の上に取り付けることによって閉鎖され得る。
【００５２】
方法２００に関して検討したように製作された電子システム１００の自由空間モジュール１０２は、自由空間による光学素子１１８ａおよび１１８ｂ間の長期のわたる精確な光通信を助成にするように構成されている。
加えて、光学素子１１８ａおよび１１８ｂが含まれる回路基板１１４ａ、１１４ｂは、光学素子１１８ａおよび１１８ｂが互いに相対的にごく接近して、かつ互いに関して相対的に固定した位置に配置されることを可能にする冷却モジュール１３０の使用によって冷却される。
【００５３】
ここに記載および例証してきたものはその変更例の一部とともに本発明の好ましい実施形態である。
ここで使用された用語、説明および図は例証としてのみ述べられており、限定として意味していない。
当業者は、全部の用語が別段に指示されていない限り最も広い合理的な意味で述べられている以下のクレーム（およびそれらの等価物）によって定義されるように意図された本発明の範囲内で多くの変更が可能であることを認識されるであろう。
【符号の説明】
【００５４】
１００・・・電子システム，
１０２・・・自由空間モジュール，
１１０・・・システムモジュール，
１１２・・・ハウジング，
１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ・・・回路基板，
１１６・・・コネクタ，
１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ、１１８ｄ・・・光学素子，
１２０ａ、１２０ｂ・・・ケーブル，
１２２ａ、１２２ｂ、１２４・・・穴，
１３０・・・冷却モジュール，
１４０、１４１・・・コールドプレート，
１４２、１４３・・・開口，
１４４・・・流路，
１５０・・・凝縮器，
１５２・・・管，
１５４・・・フィン，
１５６・・・貯槽，
１６０・・・流体コンジット，
１６２・・・冷却流体，
１７０・・・気流
【図１】
2010536243.tif 000003
【図２】
2010536243.tif 000004
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
2010536243.tif 000008
【図５】
2010536243.tif 000009
【国際調査報告】
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