(57)【要約】【課題】内部から発生し、外部に与える送受信間の電気的なクロストークを抑圧する手段を簡便な手法で実現する。【解決手段】光トランシーバモジュールの受信側のプリアンプ１３から出力しリミッタアンプ４０に入力する受信差動信号の伝送用として部品実装用プリント基板５０の片面に一対の差動配線５４を形成し、プリアンプ１３への電源供給用として部品実装用プリント基板５０の他面に電源電位線５７と接地電位線５８を送信側の電源電位パターン５５Ａおよび接地電位パターン５６Ａから絶縁するよう形成し、電源電位線５７は差動配線５４の一方の配線５４ａと対向するよう配線し、接地電位線５８は差動配線５４の他方の配線５４ｂと対向するよう配線する。【選択図】図１
2007158528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信側で送信電気信号を電気／光変換素子により光信号に変換して光ファイバに出力し、受信側で該光ファイバ又は別の光ファイバから受信する光信号を光／電気変換素子により電気信号に変換し、該電気信号を増幅素子で増幅して受信差動信号として出力し、該受信差動信号を増幅整形素子で増幅および波形整形する光トランシーバモジュールにおいて、
前記受信差動信号の伝送用として部品実装用プリント基板の片面に一対の差動配線を形成し、前記増幅素子への電源供給用として前記部品実装用プリント基板の他面に電源電位線と接地電位線を前記送信側の電源電位パターンおよび接地電位パターンから分離して形成し、
且つ、前記電源電位線は前記一対の差動配線の一方の配線と対向するよう配線し、前記接地電位線は前記一対の差動配線の他方の配線と対向するよう配線してなることを特徴とする光トランシーバモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光トランシーバモジュールにおいて、
前記電源電位線と対向する前記一対の差動信号線の一方の配線、および前記接地電位線と対向する前記一対の差動信号線の他方の配線について、線路幅および線路厚を所定の値に設定し、それぞれの特性インピーダンスを入出力インターフェースのインピーダンスと整合させたことを特徴とする光トランシーバモジュール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光トランシーバモジュールにおいて、
前記電源電位線の配線と前記接地電位線の配線の間を、前記増幅素子に近い側でキャパシタで接続したことを特徴とする光トランシーバモジュール。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の光トランシーバモジュールにおいて、
前記電源電位線の配線と前記接地電位線の配線の間を、前記増幅素子と前記増幅整形素子の間を複数に区画するように複数のキャパシタで接続したことを特徴とする光トランシーバモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高密度実装におけるモジュール内部の電磁界結合による影響を低減する配線手法について改善を図った光トランシーバモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インターネットの普及に伴って、サービスの多様化が進むとともに所要ビットレートが目覚しく上昇している。光ファイバを用いた光アクセスサービスは、光ファイバの高速広帯域という特性を活用できるため、将来性のある高速アクセスサービスとして注目されている。
【０００３】
光アクセスサービスにおいては、主に、局とユーザを接続する光ファイバ線路の敷設や管理コストを低減することを目的として、１芯の光ファイバで双方向の通信が提供される。たとえば非特許文献１に示されるように、下り方向に１．４９μｍ帯、上り方向に１．３１μｍ帯と異なる波長を用い、両端に設置した装置内に波長フィルタを用いることで相互干渉の少ない１芯双方向光通信を実現している。しかし、また一方で、２本の光ファイバで上り下りの方向を分離した２芯双方向光通信方式は１芯双方向光通信方式に比べて、部品の簡素化などでさらなるトランシーバ製造コストの低減が可能であるため、ファイバ敷設コストの低い短距離の領域で用いられている。
【０００４】
両端に設置されている装置内においては、送受信データは主として電気信号として処理されるが、光通信を行うためにはその電気信号と光ファイバ線路上の光信号を相互に変換する機能が必要とされる。その機能を担う部品を光トランシーバといい、光送信部においては、発光素子であるレーザーダイオード（ＬＤ）と、送信電気信号に従って規定の信号品質でＬＤを発光させるためのＬＤドライバとから構成される。また、光受信部においては、受光素子であるフォトダイオード（ＰＤ）と、そのＰＤによって光電変換された電流信号を増幅するプリアンプと、電気信号を一定振幅の電圧信号に増幅整形するリミッタアンプとから構成される。また、１芯双方向光通信方式においては、さらに上り下りの波長の異なる光信号をＬＤ、ＰＤに合分波させるための光波長フィルタを具備している。
【０００５】
図８に１本の送受信用光ファイバ２０を使用する１芯双方向光トランシーバの基本構成のブロック図を示す。特にＬＤ１１、ＰＤ１２、プリアンプ１３および波長フィル１４は、光学設計された一体の光モジュールとして組み立てられる。これは送受信用光モジュール１０と呼ばれており、最終的にはその他の電気部品を実装する部品実装用プリント基板と接続され、光トランシーバ用筐体内に実装される。３０はＬＤドライバ、４０はリミッタアンプである。プリアンプ１３はＰＤによって光信号から電気信号に変換された微弱な受信信号を増幅する機能を持つ集積回路であり、リミッタアンプ４０はプリアンプ１３にて増幅され、出力された電気信号を増幅、識別再生を行うために必要な波形整形を行う集積回路で構成されている。
【０００６】
また、図９に２本の光ファイバ２０Ａ，２０Ｂを使用する２芯双方向光トランシーバの基本構成のブロック図を示す。１芯双方向光トランシーバに比べて上りと下りの波長を分離する光フィルタを用いず、送信用光ファイバ２０Ａと受信用光ファイバ２０Ｂを使用する。ＬＤ１１が実装されているモジュールを送信用光モジュール１０Ａ、ＰＤ１２とプリアンプ１３が実装されているモジュールを受信用光モジュール１０Ｂと呼ぶ。
【０００７】
以上の図８に示した１芯双方向光トランシーバ、図９に示した２芯双方向光トランシーバを部品実装用プリント基板５０上に構成した例を、図１０，図１１に示す。５１、５３は送信差動信号線、５２，５４は受信差動信号線である。図１０において、送受信用光モジュール１０の送信入力側１５の信号入力端子は送信差動信号線５３に、受信出力側１６の信号出力端子は受信差動信号線５４に接続される。また、図１１において、送信用光モジュール１０Ａの送信入力側１５Ａの信号入力端子は送信差動信号線５３に、受信用光モジュール１０Ｂの受信出力側１６Ｂの信号出力端子は受信差動信号線５４に接続される。
【０００８】
近年、ギガビット級の信号を扱う光トランシーバも価格の低下に伴い一般的になりつつあるが、さらなるコスト低減や取り扱いの容易性を向上させるため、光トランシーバの一層の小型化が求められている。
【０００９】
しかし、より小型の筐体により高速な信号を送受信する双方向光トランシーバを実装すると、送信用素子と受信用素子が近接されて実装されるため、送信信号が受信信号に悪影響を及ぼす電気的クロストークの問題が顕在化する。これは一般に、受信信号が伝送路で減衰された微弱な信号であるのに対し、送信信号は対向する光トランシーバで受信可能となる発光レベルを満たすよう十分な振幅を有しているため、送信信号の受信系へのわずかな漏れ込みが受信特性を大きく劣化させてしまうことによる。
【００１０】
影響を与える干渉電磁界の発生原因は、光モジュールとＬＤドライバ間の配線におけるインピーダンス不整合である場合、光モジュール内で送信信号に沿って駆動されるＬＤの端子間における電圧変動である場合、ＬＤやＬＤドライバが動作することにより電源から供給され接地端子に還流される電流の変動である場合など、複数の原因が想定される。さらにその特性は周囲の構造、接地条件によって大きく変化するため、最終的な電気的クロストーク量の予想が難しく、送受信間の電気的アイソレーションを満たす光トランシーバの設計を著しく困難にしている。
【００１１】
また、より遠距離の送受信を可能とするためにダイナミックレンジを拡大すると、光出力規定を高レベルにし、最小受光感度をさらに向上させる必要がある。すなわち、送信側はＬＤを発光させるための所要入力信号電力が上昇し、受信側から見れば、雑音が多く発せられることになる。また、受信側はより微小な信号も雑音の影響を受けることなく識別再生する能力が要求される。よって、電気的クロストークに対する要求はさらに厳しくなる。
【００１２】
[第１の従来例]
そこで、これらの問題を回避するために様々な技術が開示されている。たとえば、特許文献１では、ＩＣや光モジュールを実装した部品実装用プリント基板を、その部品実装用プリント基板の接地導体層と接続した導体層を有するフレキシブル基板と互いの片端を突き合わせて電気的に接続し、そのフレキシブル基板が部品実装用プリント基板上の各部品を包み込むように覆うことで、外来雑音から遮赦することが開示されている。
【００１３】
この特許文献１の開示技術の概要について図１２を用いて説明する。導体層を有する方形のフレキシブル基板７０の１辺で、部品実装用プリント基板５０の接地導体層とその導体層を接続し、部品実装用プリント基板５０上の部品を覆うようにしてフレキシブル基板７０を折り返す。このようにすると、部品実装用プリント基板５０内に形成される接地導体層によって部品下部だけでなく、部品上部にも近接した電磁遮蔽を設けることが可能になる。接地電位が部品を包む込むようになり、光トランシーバ外からの外来雑音を遮蔽するだけでなく、送信信号から放射されるクロストーク成分も効果的に吸収し、送受信クロストークを抑圧することができる。
【００１４】
[第２の従来例]
また、特許文献２には、送信用光モジュールおよび受信用光モジュールと部品実装用プリント基板を接続する端子部分に、基準電位と接続した覆い（ブラケット）を設けることで、送信信号と受信信号の干渉を抑えて電気的クロストークを低減させることが開示されている。
【００１５】
この特許文献２の開示技術の概要について図１３を用いて説明する。図１３は図１１に比べて、送信用光モジュール１０Ａの送信入力側１５Ａの端子、受信用光モジュール１０Ｂの受信出力側１６Ｂの端子の部分に導電性のブラケット８０Ａ，８０Ｂを付加した構造である。ブラケット８０Ａ，８０Ｂには送信差動信号線５３、受信差動信号線５４の両外側に用意した基準電圧に固定した端子（図示せず）に接続される。これにより、ブラケット８０Ａ，８０Ｂ全体が基準電位となり、送受信間の電気的クロストークや外来雑音が遮蔽される。ブラケット８０Ａ，８０Ｂは雑音源となる送信用光モジュール１０Ａや被遮蔽体となる受信用光モジュール１０Ｂに近接して配置されるため、遮蔽効果が高くなることが期待される。
【００１６】
[第３の従来例]
また、特許文献３には、送受信用光モジュール１０の送信入力側の接地端子と受信出力側の接地電位パターンを接続することにより、送信入力側から受信出力側への電気的クロストークを抑圧することが開示されている。
【００１７】
この特許文献３の開示技術の概要について図１４を用いて説明する。図１４において、１５ａは送受信用光モジュール１０の送信入力側１５の電源端子、１５ｂは接地端子である。また、１６ａは送受信用光モジュール１０の受信出力側１６の電源端子、１６ｂは接地端子である。また、５５Ａ’は送信入力側１５の電源端子１５ａが接続される電源電位パターン、５６Ａ’はＬＤ１１やＬＤドライバ３０の接地端子が接続される接地電位パターンである。また、５５Ｂ’は受信出力側１６の電源端子１６ａが接続される電源電位パターン、５６Ｂ’は接地端子１６ｂが接続される接地電位パターンである。
【００１８】
ここでは、送受信用光モジュール１０の送信入力側１５の接地端子１５ｂは受信出力側１６のプリアンプ１３に供給する電圧源の低電位側、すなわち接地電位パターン５６Ｂ’に接続されている。また、ＬＤ１１やＬＤドライバ３０の接地端子（接地用パターン５６Ａ’に接続）は受信出力側１６のプリアンプ１３の接地端子１６ｂとは絶縁されている。
【００１９】
この構造によってＬＤ１１やＬＤドライバ３０が動作する際に流れる電流によってＬＤドライバ３０用の接地電位パターン５６Ａ’で発生する接地電位の擾乱が受信出力側１６の接地電位パターン５６Ｂ’に伝播することを防ぐことを可能にするとともに、送信入力側１５の接地端子１５ｂを安定した受信出力側１６の接地電位パターン５６Ｂ’と接続することによって、ＬＤ１１を駆動する電流から発生するクロストーク成分を受信出力側１６の接地電位へと誘導して低減させる効果が期待される。
【非特許文献１】情報通信技術委員会（ＴＴＣ）標準ＴＳ−１０００
【特許文献１】特開平１１−２３３９１１号公報
【特許文献２】特開２００３−１０７２９７号公報
【特許文献３】特開２００２−３４３９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかし、図１２の第１の従来例では、遮蔽のためだけに新たなフレキシブル基板７０を設けるため、実際に組み立てる際は、従来の光トランシーバに比べて部品点数が増加し、組み立てに要する工程数が増加する。また、部品実装用プリント基板５０の接地導体層とフレキシブル基板７０の導体層からなる構造が、空胴共振器と同様な構造となり、導体の対向する距離が波長の半分と等しくなる周波数で共振する現象が発生し、電気的クロストークが増大する。この構造を用いた場合は、フレキシブル基板７０がモジュールの全幅に亘って部品を覆うため、包み込んだ接地電位で形成され接地導体層の内径が大きくなり、比較的低い周波数で共振が生じてしまう欠点がある。
【００２１】
また、図１３の第２の従来例の構造でも、前述した図１２の第１の従来例と同様に、従来の光トランシーバに比べて、部品点数が増加し、部品用実装プリント基板５０とブラケット８０Ａ，８０Ｂとの接続工程を追加する必要がある。このブラケット８０Ａ，８０Ｂは非常に小型でかつ立体構造をなしているため、その実装に関しては高い技術水準が求められ、歩留まりの下降、工程の複雑化などのコスト上昇要因となる。
【００２２】
さらに、図１４の第３の従来例の構造では、送受信用光モジュール１０の受信出力側１６用の接地電位パターン５６Ｂ’および電源電位パターン５５Ｂ’は十分大きく配置される。よって、依然としてＬＤ１１およびＬＤ駆動電流によって発生した電圧変動が空間的な寄生容量を介して伝播する。このとき接地電位パターン５６Ｂ’と電源電位パターン５５Ｂ’が大きいほど、この寄生容量が大きくなり、伝播するクロストーク量は大きい。
【００２３】
さらに、この接地電位パターン５６Ｂ’と電源電位パターン５５Ｂ’の形状は同じでなく、またクロストーク発生源であるＬＤ１１やＬＤドライバ３０から接地電位パターン５６Ｂ’と電源電位パターン５５Ｂ’それぞれとの距離が異なるため、寄生容量値がそれぞれ異なる。よって、接地電位パターン５６Ｂ’と電源電位パターン５５Ｂ’に伝搬するクロストーク量、変動波形が異なり、その差分がクロストーク成分として受信出力側１６に供給される電圧値の変動となることが想定される。
【００２４】
さらに、電源電位パターン５５Ｂ’と接地電位パターン５６Ｂ’は最終的に電圧源で接続されるが、その電圧源までに引き回される配線によって生じる寄生インダクタンス成分と、前述の寄生容量成分によって共振を発生させ、より強く供給電源の電源電位と接地電位の電位差を変動させる原因となる。
【００２５】
これらの問題について図１５に示した等価回路モデルを用いて説明する。図１５においては特許文献３と同様に、ＬＤドライバ３０側の接地と受信側の接地は絶縁されており、特許文献３の特徴も含んだ等価回路である。
【００２６】
Ｖｓは送信入力側１５の供給電圧源、Ｖｒは受信出力側１６の供給電圧源、Ｌｓｓは送信入力側１５の電源電位パターン５５Ａ’に起因する寄生インダクタンス、Ｌｓｇは送信入力側１５の接地電位パターン５６Ａ’に起因する寄生インダクタンス、Ｒ１，Ｒ２はＬＤ１１の駆動用抵抗、Ｌｓ，ＬｒはＬＤ１１の駆動用線路に存在する寄生インダクタンス、ＣｓはＬＤ１１の信号入力端子から受信出力側１６の電源電位パターン５５Ｂ’への寄生容量、ＣｉｎはＬＤ１１の信号入力端子からプリアンプ１３の入力部への寄生容量、ＣｇはＬＤ１１の信号入力端子から受信出力側１６の接地電位パターン５６Ｂ’への寄生容量、Ｌｒｓは受信出力側１６の電源電位パターン５５Ｂ’に起因する寄生インダクタンス、Ｌｒｇは受信出力側１６の接地電位パターン５６Ｂ’に起因する寄生インダクタンスである。
【００２７】
次にクロストークの発生の過程について説明する。まず、送信信号に応じて、ＬＤ１１を発光するためにＬＤドライバ３０から駆動電流が供給される。そして、ＬＤ１１やＬＤ１１への接続線路による寄生インダクタンスＬｓ、Ｌｒによって発生する電位差が送信信号に応じて変動する。この電圧変動は図１５内の矢印で示すように３つの寄生容量Ｃｓ、Ｃｉｎ、Ｃｇを介して受信出力側１６へ伝播する。
【００２８】
従来、送受信間のクロストークは寄生容量Ｃｉｎのみを介して伝播するとされており、これまで様々なクロストーク抑圧技術が提案されている。しかしその一方、寄生容量Ｃｓ，Ｃｇを介して伝播するクロストークについて述べられることはなかった。その理由として、これらのクロストークは受信出力側１６の電圧源Ｖｒによって電源電位パターン５５Ｂ’、接地電位パターン５６Ｂ’が安定している、すなわち寄生インダクタンスＬｒｓ，Ｌｒｇは無視できるほど小さいとしていたからである。
【００２９】
しかし、近年の信号速度の急激な上昇によって、ＩＣに供給される電流の変動や高い周波数成分が増加し、これらの寄生インピーダンスが大きくなる。また、さらに小型、高機能のトランシーバモジュールが開発されるにつれて、トランシーバと、それを実装するホスト基板との間に多くの信号のやりとりが必要となる。その結果接続端子数が増大し、端子からトランシーバ内部ＩＣまでの配線が細く複雑になる。その結果、電源端子に接続される線が細くなり、寄生インダクタンスＬｒｓ、Ｌｒｇが大きくなる。
【００３０】
その結果、これらのインピーダンス増大による影響が信号を伝送するために必要な周波数帯域内に現れる。特にＣｓ、ＬｒｓによってＡ点に発生する共振現象、Ｃｇ、ＬｒｇによってＣ点に発生する共振現象は、プリアンプ１３の安定動作を阻害し、また受信信号に干渉する。この干渉雑音はプリアンプに供給する電源電位の変動となり、受信信号出力にも影響を与える。特に、電源電位の変動による受信信号出力への雑音はコモンモード雑音となるため、仮に出力信号線が差動構成（受信差動信号線５４）であっても大きな影響を与え、受信特性が著しく劣化する。
【００３１】
上記示した第１および第２の従来例は図１０で説明した２芯双方向光トランシーバを念頭にして説明したが、図１１で説明した１芯双方向光トランシーバに応用した際にも同様の問題が生じることは明らかである。また、第３の従来例は図１１で説明した１芯双方向光トランシーバを念頭にして説明したが、図１０で説明した２芯双方向光トランシーバに応用した際にも同様の問題が生じることは明らかである。
【００３２】
本発明の目的は、内部から発生し、外部に与える送受信間の電気的なクロストークを抑圧する手段を簡便な手法で実現した光トランシーバモジュールの提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
上記課題を解決するために、請求項１にかかる発明は、送信側で送信電気信号を電気／光変換素子により光信号に変換して光ファイバに出力し、受信側で該光ファイバ又は別の光ファイバから受信する光信号を光／電気変換素子により電気信号に変換し、該電気信号を増幅素子で増幅して受信差動信号として出力し、該受信差動信号を増幅整形素子で増幅および波形整形する光トランシーバモジュールにおいて、前記受信差動信号の伝送用として部品実装用プリント基板の片面に一対の差動配線を形成し、前記増幅素子への電源供給用として前記部品実装用プリント基板の他面に電源電位線と接地電位線を前記送信側の電源電位パターンおよび接地電位パターンから分離して形成し、且つ、前記電源電位線は前記一対の差動配線の一方の配線と対向するよう配線し、前記接地電位線は前記一対の差動配線の他方の配線と対向するよう配線してなることを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の光トランシーバモジュールにおいて、前記電源電位線と対向する前記一対の差動信号線の一方の配線、および前記接地電位線と対向する前記一対の差動信号線の他方の配線について、線路幅および線路厚を所定の値に設定し、それぞれの特性インピーダンスを入出力インターフェースのインピーダンスと整合させたことを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項１又は２に記載の光トランシーバモジュールにおいて、前記電源電位線の配線と前記接地電位線の配線の間を、前記増幅素子に近い側でキャパシタで接続したことを特徴とする。
請求項４にかかる発明は、請求項１又は２に記載の光トランシーバモジュールにおいて、前記電源電位線の配線と前記接地電位線の配線の間を、前記増幅素子と前記増幅整形素子の間を複数に区画するように複数のキャパシタで接続したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の光トランシーバモジュールによれば、光トランシーバモジュールの内部から発生し、外部に与える送受信間の電気的なクロストークを抑圧する手段を簡便な実装方法で実現できる。そして、第１の従来例に対してはフレキシブル基板が不要であり、また第２の実施例に対してはブラケットも不要であり、特別な追加部品やその実装が不要となり、共振現象の問題も生じない。また、第３の従来例に対しては、受信出力側の電源電位線や接地電位線が送信入力側の電源電位パターンや接地電位パターンから分離され、さらに、受信出力側の電源電位線や接地電位線の送信入力側のクロストーク源に対する寄生容量が小さく、また寄生容量や寄生インダクタンス値はほぼ同じ大きさにできるため、受信用ＩＣや受信信号に対するクロストークをさらに抑えることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
[第１の実施例]
図１に本発明の第１の実施例を示す。図１は１芯双方向用の光トランシーバにおける主要部品を実装した内部の斜視図である。部品実装用プリント基板５０上に、ＬＤ１１を駆動するＩＣのＬＤドライバ３０と送受信用光モジュール１０から出力される受信信号の波形整形を行うＩＣのリミッタアンプ（増幅整形素子）４０が実装される。送受信用光モジュール１０は送信入力側１５と、受信出力側１６と、それらを固定し光ファイバ２０を接続する筐体から構成される。
【００３６】
送信入力側１５はＬＤドライバ３０からの駆動電流に従って発光するＬＤ１１を内部に実装している。よって、ＬＤドライバ３０の駆動電流出力端子は送信入力側１５の信号入力端子１５ｃ，１５ｄと接続される。本実施例においては送信側では差動信号線５３を用いているが、本発明の本質的な要件ではない。すなわちその信号線路の形式には依存しない。
【００３７】
また、受信出力側１６は光ファイバ２０から入力される光信号を電気信号に変換するＰＤ１２とその電気信号を増幅するＩＣのプリアンプ（増幅素子）１３を実装し、増幅された受信電気信号を差動信号として出力する。よって、受信出力側１６は受信電気信号を出力する差動の出力端子１６ｃ、１６ｄの他に、内部のＰＤ１２やプリアンプ１３を動作させるための電源電位、接地電位を供給する電源端子１６ａ、接地端子１６ｂを有する。
【００３８】
本発明はこの光トランシーバにおける受信出力側１６から出力される差動信号をリミッタアンプ４０に接続する箇所に特徴がある。すなわち、その受信電気信号が通過する受信差動信号線５４の部品実装用プリント基板５０における裏面に、その差動信号線５４と対称となるように受信出力側１６の出力端子１６ｃ，１６ｄの直近まで電源電位線５７が伸びる電源電位パターン５５Ａと接地電位線５８が伸びる接地電位パターン５６Ａを配置する。
【００３９】
図２はその特徴部分の拡大図である。受信出力側１６用の電源電位パターン５５Ｂ、接地電位パターン５６Ｂは、送信用の差動信号線５１，５３および電源電位パターン５５Ａ、接地電位パターン５６Ａから十分離絶縁して配置する。そして、そのパターン５５Ｂ，５６Ｂから受信出力側１６までは図２に示すように、表面の差動信号線５４（５４ａ、５４ｂ）の実装に対して裏面に対称となるよう配置した電源電位線５７と接地電位線５８を用いて受信出力側１６の電源端子１６ａと接地端子１６ｂに電位を供給する。
【００４０】
図３は本発明における各線の配置の本質的な箇所を示している。図４はその断面図である。図３、図４においては電源電位線５７と対向する信号線、接地電位線５８と対向する信号線に、差動信号線５４の信号線５４ａ，５４ｂのどちらを配置するかは任意である。しかし、高い周波数成分を持つ信号を高い品質で伝播させるには、信号線５４ａ，５４ｂの特性インピーダンスを入出力インターフェースのインピーダンスと整合させる必要がある。
【００４１】
図４に示すように、信号線５４ａ，５４ｂと電源電位線５７、接地電位線５８の線路幅Ｗを同じとし、ある比誘電率εrを持つ部品実装用プリント基板５０を用いてこのような構成を実現した場合、配置が簡素で対称になるため、線路幅Ｗ、部品実装用プリント基板５０の比誘電率εｒ、信号線５４ａ，５４ｂと電源電位線５７、接地電位線５８との距離ｄ、ぞれぞれの配線パターンの厚さｔ、同一平面にある線路の間隔Ｇなどによって、差動信号線５４（５４ａ，５４ｂ）の特性インピーダンスを容易に求めることができる。
【００４２】
たとえば、線路間隔Ｇが十分大きいとき、単位長さあたりの差動信号５４ａと電源電位線５７との間の容量Ｃ（Ｆ）は、
2007158528.tif 000003
で計算することができる。一方、幅Ｗ、厚さｔの線路の単位長さあたりのインダクタンスＬ（Ｈ）は、参考文献（K.C.Gupta,R.Garg,I.Hahl and P.Bharta,"Microstrip Lines and Slotlines Second Edition",Artech House,London,pp.129-130,1996.)によると、
2007158528.tif 000004
で求められる。よって、線路の特性インピーダンスはＺo（Ω）は、式(1)、(2)から、
2007158528.tif 000005
で求められる。
【００４３】
このように、定められた特性インピーダンスに対して、各パラメータ、特に線路幅Ｗを調整して特性インピーダンスＺｏを合わせることができる。また、電源電位線５７、接地電位線５８の幅は必ずしも信号線５４ａ，５４ｂの幅と同じである必要はなく、各々幅を変えることでも実現可能である。こういった特殊な形状をもつ線路の特性インピーダンスは電磁界解析などの設計用ツールにて比較的容易に求めることができる。
【００４４】
さらに、たとえば電源電位パターン５５Ｂや接地電位パターン５６Ｂをクロストーク源であるＬＤ１１やＬＤドライバ３０への電源電位パターン５５Ａ、接地電位パターン５６Ａより距離をとって配置することによって、さらに寄生容量Ｃｓ、Ｃｇを小さくしクロストークを低減させることが可能になる。たとえば図１および図２は図１４に示した第３の従来技術例と比べてパターンが小さく、また離れて配置されている。
【００４５】
本発明の実施例による効果を図５の等価回路を用いて説明する。まず、電源電位パターン５５Ｂ、接地電位パターン５６Ｂに接続される電源電位線５７や接地電位線５８を細い線路で実現することにより、そのパターン面積が縮小し、寄生容量Ｃｓ、Ｃｇが減少する。また、それら両者の線路５７，５８のパターンをほぼ同じとし、かつ送信クロストーク源に対してほぼ同じ距離に位置することにより、寄生容量Ｃｓ、Ｃｇの値がほぼ等しくなる。また、電源電位線５７と接地電位線５８が近接し、かつ同じような形状になることから、寄生インダクタンスＬｒｓ，Ｌｒｇの値がほぼ等しくなる。よって、ＬＤ１１からの等価的なインピーダンスがプリアンプ１３の電源電位、接地電位に対してともに等しくなり、点Ａと点Ｃにおける電位差の変動は小さく抑制される。
【００４６】
[第２の実施例]
本発明の第２の実施例は第１の実施例の構成に加え、送受信用光モジュール１０の受信出力側１６の接続端子１６ａ〜１６ｄに近接した箇所において、電源電位線５７と接地電位線５８の間に図６に示すように、キャパシタ６０を実装することによって実現される。通常、電源電位線５７と接地電位線５８を本発明の実施例のように差動信号線５４の信号線５４ａ，５４ｂと同様のパターンで構成した場合には、その電源電位線５７や接地電位線５８が従来よりも細くなることにより、寄生インダクタンスが大きくなり、供給する電流の変動によって電源電圧自体が変動することが問題となる。
【００４７】
しかし、図２に示すように、それら電源電位線５７と接地電位線５８が近接するため、送受信用光モジュール１０の受信出力側１６の接続端子１６ａ〜１６ｄに近接した箇所において、キャパシタ６０を実装することが容易であり、それがバイパスキャパシタの役割を果たすことによって、電源電圧の変動を抑え、送受信用光モジュール１０の受信出力側１６の動作を安定させることが可能になる。図５にその等価回路を示す。点Ａと点Ｃの間にキャパシタ６０の容量Ｃｐを追加することによって、さらにプリアンプ１３およびＰＤ１２に供給される電圧値が安定し、両者の安定動作が可能になることがわかる。
【００４８】
[第３の実施例]
本発明の第３の実施例は、第１の実施例の構成に加え、電源電位線５７と接地電位線５８との間の複数箇所にキャパシタを実装することにより、電源電位線５７と接地電位線５８の間により大きな容量を配置することが可能になる。図６に示したように、電源電位線５７と接地電位線５８は部品実装用プリント基板５０の裏面に配置するため、たとえばキャパシタ６０として積層セラミック型のものを並走する線路上に容易に複数配置することができる。
【００４９】
本実施例の等価回路を図７に示す。複数（この場合は２個）配置するキャパシタ６０によって区切られた電源電位線５７と接地電位線５８の寄生インダクタンスをＬｒｓｌ，Ｌｒｓ２、Ｌｒｇ１，Ｌｒｇ２とし、各キャパシタをＣｓ１、Ｃｓ２とすれば、これらによって構成されるバイパスキャパシタの容量値はＣｓ１＋Ｃｓ２となり、より大きな容量値を実現できる。よって、電源電位線５７と接地電位線５８間に生じる電流変動に対して、より安定した直流電源電位を送受信用光モジュール１０の受信出力側１６に与えることが可能になる。
【００５０】
以上説明したとおり、本発明のように、送受信用光モジュール１０の受信出力側１６からリミッタアンプ４０までの差動信号線５４を部品実装用プリント基板５０の表面に配置し、その受信出力側１６に入力される電源電位パターン５５Ｂ、接地電位パターン５６Ｂを裏面に配置し、部品実装用プリント基板５０を中心に差動信号線５４の対の信号線５４ａ，５４ｂに対して対称になるよう電源電圧電位線５７、接地電位線５８を配置した構造を用いることにより、光トランシーバモジュールの内部から発生し、外部に与える送受信間の電気的なクロストークを抑圧する手段を、簡便な実装方法で提供することが可能になる。なお、以上の各実施例では１芯双方向光トランシーバに適用した場合について説明したが、２芯双方向光トランシーバにも同様に適用して同様な作用効果を得ることができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】第１の実施例の１芯双方向光トランシーバの内部構造の斜視図である。
【図２】第１の実施例の１芯双方向光トランシーバの要部の拡大図である。
【図３】第１の実施例の１芯双方向光トランシーバの差動信号線５４と電源電位線５７と接地電位線５８との関係を示す説明図である。
【図４】第１の実施例の１芯双方向光トランシーバの差動信号線５４と電源電位線５７と接地電位線５８の部分の断面図である。
【図５】第２の実施例の１芯双方向光トランシーバの等価回路図である。
【図６】第２の実施例の１芯双方向光トランシーバの差動信号線５４と電源電位線５７と接地電位線５８の部分の断面図である。
【図７】第３の実施例の１芯双方向光トランシーバの等価回路図である。
【図８】１芯双方向光トランシーバの構成のブロック図である。
【図９】２芯双方向光トランシーバの構成のブロック図である。
【図１０】一般的な１芯双方向光トランシーバの内部構造の斜視図である。
【図１１】一般的な２芯双方向光トランシーバの内部構造の斜視図である。
【図１２】第１の従来例の２芯双方向光トランシーバの内部構造の斜視図である。
【図１３】第２の従来例の２芯双方向光トランシーバのフレームの説明図である。
【図１４】第３の従来例の２芯双方向光トランシーバの内部構造の斜視図である。
【図１５】第３の従来例の２芯双方向光トランシーバの等価回路図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０：送受信用光モジュール、１０Ａ：送信用光モジュール、１０Ｂ：受信用光モジュール
１１：ＬＤ（レーザダイオード）、１２：ＰＤ（ホトダイオード）、１３：プリアンプ、１４：波長フィルタ
２０：送受信用光ファイバ、２０Ａ：送信用光ファイバ、２０Ｂ：受信用光ファイバ
３０：ＬＤドライバ
４０：リミッタアンプ
５０：部品実装用プリント基板、５１，５３：送信差動信号線、５２，５４：受信差動信号線、５５Ａ，５５Ａ’、５５Ｂ，５５Ｂ’：電源電位パターン、５６Ａ，５６Ａ’，５６Ｂ，５６Ｂ’：接地電位パターン、５７：電源電位線、５８：接地電位線
６０：キャパシタ
７０：第１の従来例のフレキシブル基板
８０Ａ，８０Ｂ：第２の従来例のブラケット
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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