(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともErドープ光ファイバと励起光源用レーザダイオードと光受動部品を含む光部品を接続して構成される光学回路と、該光学回路に結合する電子回路が電気回路基板に形成されて筐体内に収容されて成る光ファイバアンプにおいて、前記電気回路基板には前記各光部品に対応させて１個以上の光部品を嵌合する１個以上の嵌合穴部が形成されており、該各嵌合穴部には前記対応する各光部品がそれぞれ嵌合されており、これらの光部品のうち少なくとも発熱を伴う光部品の上下の少なくとも一方面は対向する筐体と接触して該筐体が該光部品の発熱を放熱させる放熱体と成し、かつ前記嵌合部に嵌合された光部品は、光ファイバの光部品への取り付け部に生じる曲げが小さく、あるいは殆どなくなるように嵌合されていることを特徴とする光ファイバアンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信等に用いられる光ファイバアンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光を光のまま増幅するＥｒ（エルビウム）ドープ光ファイバの開発が行われ、このＥｒドープ光ファイバを用いた光ファイバアンプが提案されている。この光ファイバアンプは、例えば図９に示されるように、Ｅｒドープ光ファイバをコイル状に巻回したＥｒファイバコイル５と、励起光源用ＬＤ（レーザダイオード）４と、光受動部品としての光部品モジュール２，３等を有しており、光ファイバアンプは、これらの光部品を接続して構成される光学回路と、この光学回路に結合する電子回路とが電気回路基板１に形成され、筐体８内に収容されて構成されている。
【０００３】
なお、前記Ｅｒファイバコイル５や励起光源用ＬＤ４等の光部品には、ぞれぞれ、光部品同士を接続するための光ファイバ７が設けられており、これらの光ファイバ７同士を融着接続することにより光部品同士が接続されている。
【０００４】
同図に示す光ファイバアンプにおいては、励起光源用ＬＤ４の出力側にＥｒファイバコイル５の入射側が接続され、Ｅｒファイバコイル５の出射側には前段用の光部品モジュール２の入射側が接続され、この光部品モジュール２の出射側に後段用の光部品モジュール３が接続されている。また、光部品モジュール２，３は具体的には、例えば、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplex:光合分波）フィルタ等である。
【０００５】
このような光ファイバアンプにおいては、耐振動・耐衝撃性等の十分な機械的強度を確保するために、光部品モジュール２，３および励起光源用ＬＤ４、Ｅｒファイバコイル５等の光部品を強固に電気回路基板１に固定する必要があり、従来は、例えば図11に示されるように、光部品固定具14を光部品モジュール２等の光部品の側面側に設けて横方向の強度を確保し、さらに、光部品の底面側を固定用ねじ15を用いて電気回路基板１に固定することにより、より一層確実に光部品を電気回路基板１に固定するようにしている。
【０００６】
図９，10に示されるように、前記電気回路基板１には電気ケーブル６が接続されており、電気回路基板１は電気ケーブル６から供給される電力により励起光源用ＬＤ４を駆動させる機能を有している。また、図10に示されるように、電気回路基板１の表面側および裏面側には、電気抵抗やトランジスタ等の電子部品９が実装され、電気回路基板１の表面側および裏面側に張り巡らされて形成された電気配線と結合して電子回路が構成され、前記の如く、電気回路基板１の表面側に実装されている励起光源用ＬＤ４等の光部品の光学回路と電子回路とが結合している。
【０００７】
なお、電気回路基板１の面積を小型化するためには、電気回路基板１の表面側又は裏面側のいずれか一方の面に電子部品９と光部品の両方を実装することは困難であるため、同図に示すように、励起光源用ＬＤ４等の光部品を電気回路基板１の表面側又は裏面側のいずれか一方の面に実装し、電子部品９はその反対側の面に実装されていたり、電子部品９の一部が光部品と同じ面に実装されてそれ以外の電子部品９が光部品の実装側とは反対側の面に実装されたりしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、光ファイバアンプの小型化と共に薄型化の要望が高まってきいる。しかしながら、図10に示したように、光ファイバアンプの高さ（Ｈamp ）は、従来の光ファイバアンプにおいては、光部品の高さ（Ｈ0 ）と電気回路基板１の厚み（Ｔb ）と電子部品９の高さ（Ｈe ）を合わせた大きさ（Ｈ0 ＋Ｔb ＋Ｈe ）を筐体８の厚みに加えた大きさとほぼ等しくなり、このままの実装構造では、光部品の高さ、電気回路基板１の厚み、電子部品９の高さが小さくならない限り、光ファイバアンプの薄型化の実現は困難であった。なお、従来の光ファイバアンプにおいては、例えば光部品の高さＨ0 は7.3 mm程度であり、電気回路基板１の厚みＴb は0.8 mm程度であり、電子部品９の高さＨe は2.7 mm程度であり、光ファイバアンプの高さＨamp は14mm程度となっている。
【０００９】
また、励起光源用ＬＤ４、Ｅｒファイバコイル５、光部品モジュール２，３等の光部品は、前記の如く、各光ファイバに設けられている光ファイバ７同士を接続することにより光学回路を形成しているが、光ファイバアンプの機械的な信頼性を考慮すると、この光ファイバ７の余長部分は、例えば図12に示されるように、電気回路基板１の表面側すれすれに配設して取り回し、電気回路基板１に固定することが望ましい。
【００１０】
しかしながら、光部品モジュール２等の各光部品に設けられている光ファイバ７は、光部品の高さ方向ほぼ中央部に取り付けられているために、この光ファイバ７を電気回路基板１上に固定すると、光ファイバ７の光部品への取り付け部16に同図のような湾曲が生じ、この光ファイバ７の湾曲によって、光部品への光入出力に曲げ損失が生じたり、取り付け部16に曲げ応力が加わって、光部品の信頼性を損なうこととなり、光ファイバアンプの信頼性が低下してしまうといった問題があった。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、長期信頼性が高く、薄型の光ファイバアンプを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成により課題を解決するための手段としている。すなわち、本発明は、少なくともＥｒドープ光ファイバと励起光源用レーザダイオードと光受動部品を含む光部品を接続して構成される光学回路と、該光学回路に結合する電子回路が電気回路基板に形成されて筐体内に収容されて成る光ファイバアンプにおいて、前記電気回路基板には前記各光部品に対応させて１個以上の光部品を嵌合する１個以上の嵌合穴部が形成されており、該各嵌合穴部には前記対応する各光部品がそれぞれ嵌合されており、これらの光部品のうち少なくとも発熱を伴う光部品の上下の少なくとも一方面は対向する筐体と接触して該筐体が該光部品の発熱を放熱させる放熱体と成し、かつ前記嵌合部に嵌合された光部品は、光ファイバの光部品への取り付け部に生じる曲げが小さく、あるいは殆どなくなるように嵌合されていることを特徴としている。
【００１３】
上記構成の本発明において、電気回路基板に形成された嵌合穴部（本明細書における嵌合穴部とは、貫通の穴および、貫通ではない凹部の両方を含む広い概念で用いている）にそれぞれ、対応する各光部品が嵌合されているために、電気回路基板の表面側又は裏面側のいずれか一方側の面上に全ての光部品が実装されていた従来の光ファイバアンプに比べ、嵌合穴部として貫通の穴を形成したものにおいては、少なくとも電気回路基板の厚みの分だけ光ファイバアンプが薄型化される。また、電子部品の高さが電気回路基板の表面側および裏面側に突出した高さよりも小さいときには、光ファイバアンプの高さ（厚み）はほぼ光部品の高さと等しくなり、光ファイバアンプのより一層の薄型化が可能となる。
【００１４】
また、嵌合穴部が貫通の穴ではない凹部によって形成された場合にも、電気回路基板の嵌合穴部を除く領域においては電気回路基板の表面側および裏面側の両方に電子部品を実装することができるために、例えば電気回路基板の表面側から裏面側にへこんだ凹部を形成したときに、電気回路基板の裏面側に実装される電子部品の高さが凹部の深さ以下の大きさであり、電気回路基板の表面側に実装される電子部品の高さを電気回路基板の表面側から突出した光部品の高さ以下の大きさとすれば、光ファイバアンプの高さはほぼ光部品の高さと電気回路基板の厚みとを合わせた大きさとなり、従来の光ファイバアンプに比べて電子部品の高さ分だけ光ファイバアンプの薄型化が可能となる。
【００１５】
以上のように、本発明の光ファイバアンプにおいては、その薄型化が可能となり、かつ、対応する各光部品を電気回路基板の嵌合穴部に嵌合することにより、各光部品に設けられている光ファイバ等の光部品接続手段を電気回路基板の面上に固定する際にも、基板の表面（又は裏面）から突出する光部品の高さが従来の光ファイバアンプにおける光部品の突出高さよりも小さくなる。そのため、光ファイバ等の接続手段の光部品への取り付け部に生じる曲げは小さくなる、あるいは殆どなくなることになり、この曲げによる悪影響もなくなるために、光部品の信頼性が高まり、光ファイバアンプの信頼性が向上される。
【００１６】
さらに、上記構成の本発明においては、前記光部品のうち、少なくとも発熱を伴う光部品の上下の少なくとも一方面は対向する筐体と接触し、この筐体が光部品の発熱を放熱させる放熱体と成しているために、例えば光ファイバアンプ内に放熱体を設ける場合に比べ、光ファイバアンプの装置の簡略化が可能となり、その分だけ光ファイバアンプの小型化および薄型化が図られ、上記課題が解決される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。図１には、本発明に係る光ファイバアンプの一実施形態例が、光伝搬用の光ファイバ17と共に断面図により示されている。また、図２には、この光ファイバアンプの斜視図が筐体８を省略した状態で示されている。これらの図に示されるように、本実施形態例の光ファイバアンプは従来例と同様に、励起光源用ＬＤ４、Ｅｒファイバコイル５、光部品モジュール２，３および、電気回路基板１を筐体８内に収容して形成されており、本実施形態例が従来例と異なる特徴的なことは、図１から図３に示されるように、電気回路基板１に、各光部品（励起光源用ＬＤ４、Ｅｒファイバコイル５、光部品モジュール２，３）に対応させて、各光部品を嵌合する嵌合穴部としての貫通穴10（10ａ〜10ｄ）を形成し、各嵌合穴部10には対応する各光部品がそれぞれ嵌合したことである。また、図１に示されるように、励起光源用ＬＤ４の上下両面と、Ｅｒファイバコイル５、光部品モジュール２，３の下方面は、対向する筐体８と接触しており、筐体８が、励起光源用ＬＤ４、Ｅｒファイバコイル５、光部品モジュール２，３の発熱を放熱させる放熱体と成している。
【００１８】
また、図４の（ａ）に示すように、光部品モジュール２は固定用ねじ15を用いて筐体８の底面側に取り付けられており、従来のような光部品固定具は設けられていない。なお、光部品モジュール３および励起光源用ＬＤ４、Ｅｒファイバコイル５も光部品モジュール２と同様の取り付け方法によって電気回路基板１および筐体８に取り付けられている。
【００１９】
本実施形態例の上記以外の構成は従来例と同様に構成されており、本実施形態例では、励起光源用ＬＤ４、Ｅｒファイバコイル５、光部品モジュール２，３がそれぞれ電気回路基板１の対応する貫通穴10ａ〜10ｄに嵌合されて筐体８内に収容されており、電子部品９の高さは電気回路基板１の表面側および裏面側に突出した光部品モジュール２等の光部品の高さよりも小さいために、光ファイバアンプの高さは光部品モジュール２等の光部品の高さＨamp とほぼ等しくなる。そして、電気回路基板１の厚みや電子部品９の高さには全く依存しないことになる。そのため、従来の光ファイバアンプに比べて大幅な薄型化が可能となる。
【００２０】
また、本実施形態例では、光ファイバアンプに収容されている光部品のうち最も高さが高い励起光源用ＬＤ４の上下の両面が対向する筐体８と接触しており、励起光源用ＬＤ４の上下に隙間が全くないために、光ファイバアンプのより一層の薄型化が可能となっている。
【００２１】
さらに、本実施形態例によれば、励起光源用ＬＤ４の上下の両面および、Ｅｒファイバコイル５と光部品モジュール２，３の下方面とが筐体８に接触して、筐体８がこれらの光部品の発熱を放熱させる放熱体と成しているために、光ファイバアンプ内に別の放熱体を設ける場合に比べ、光ファイバアンプの装置の簡略化を図ることができるし、その分だけ光ファイバアンプをより一層小型・薄型化することができる。
【００２２】
なお、本出願人が、従来の光ファイバアンプを構成する励起光源用ＬＤ４、Ｅｒファイバコイル５、光部品モジュール２，３と、電子部品９を用い、従来の電気回路基板１と同じ厚みの電気回路基板を用いて本実施形態例の光ファイバアンプを作製したところ、この光ファイバアンプの厚みは略8.5 mmとなり、従来の光ファイバアンプの厚み（14mm）に比べて非常に薄型化した光ファイバアンプを形成することができた。
【００２３】
さらに、本実施形態例によれば、励起光源用ＬＤ４、Ｅｒファイバコイル５、光部品モジュール２，３の各光部品を電気回路基板１の貫通穴10に嵌合したために、従来のような光部品固定具を用いなくとも光部品の横方向（電気回路基板１の面方向）を強固に固定することが可能となり、光部品固定具14を省略できる分だけ光ファイバアンプの構成をより一層簡略化することができる。
【００２４】
さらに、本実施形態例によれば、例えば図５に示されるように、光部品モジュール２等の光部品を貫通穴10に嵌合して電気回路基板１に固定しているために、光部品に取り付けられている光ファイバ７を電気回路基板１の表面に固定したときに、光ファイバ７の光部品への取り付け部16が湾曲することを防ぐことが可能となり、従来のように、この湾曲によって光部品への光入出力に曲げ損失が生じたり曲げ応力によって光部品の信頼性が損なわれるようなこともなく、長期信頼性の高い光ファイバアンプとすることができる。
【００２５】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記実施形態例では、励起光源用ＬＤ４、Ｅｒファイバコイル５、光部品モジュール２，３の４つの光部品を筐体８内に収容して光ファイバアンプを形成したが、光ファイバアンプに用いられる光部品の数は特に限定されるものではなく、少なくともＥｒドープ光ファイバと励起光源用ＬＤと光受動部品を有していればよい。例えば、光受動部品として、図６に示すような、断面が円形状の光アイソレータ13を用いて光ファイバアンプを形成した場合にも、電気回路基板１の表面側（又は裏面側）に光アイソレータ13を実装するときのような特別な光部品固定具を用いなくとも、図６の（ｂ）に示すように、貫通穴10に嵌合された光アイソレータ13の表面側に沿った光部品固定具14を用いて光アイソレータ13を電気回路基板１に非常に容易に固定することができる。
【００２６】
また、上記実施形態例では、電気回路基板１の表面側および裏面側の両方に電子部品９を実装したが、例えば図７に示すように、電気回路基板１の表面側にのみ電子部品９を実装することもできる。このようにして光ファイバアンプを形成した場合にも、励起光源用ＬＤ４、Ｅｒファイバコイル５、光部品モジュール２，３を電気回路基板１の貫通穴10に嵌合することにより、少なくとも電気回路基板１の厚み分だけ光ファイバアンプを薄型化することができる。
【００２７】
さらに、上記実施形態例では、電気回路基板１に貫通穴10を設けて、光部品モジュール２等の光部品を嵌合する嵌合穴部としたが、嵌合穴部は必ずしも貫通穴10とするとは限らず、例えば図８に示すように、貫通ではない凹部11を電気回路基板１に設けて嵌合穴部としてもよい。このように、嵌合穴部を凹部11とした場合には、例えば光部品モジュール２等の光部品の上面を筐体８に接触させることにより、上記実施形態例と同様に、光部品の発熱を筐体８によって放熱させることができる。
【００２８】
さらに、上記実施形態例では、電気回路基板１に、光ファイバアンプを構成する全ての光部品にそれぞれ対応する貫通穴10を設け全ての光部品を貫通穴10に嵌合するようにしたが、電気回路基板１には１個以上の貫通穴10等の嵌合穴部を設け、高さの高い光部品のみを嵌合穴部に嵌合するようにしてもよい。ただし、全ての光部品に対応させて電気回路基板１に嵌合穴部を形成し、この嵌合穴部に対応する光部品を嵌合することにより、光ファイバアンプの薄型化のみならず、光部品固定具14の省略等が可能となり、光ファイバアンプの簡略化を図ることができるために、全ての光部品を嵌合穴部に嵌合して光ファイバアンプを形成することが好ましい。
【００２９】
さらに、上記実施形態例では、光ファイバアンプを構成する全ての光部品の上下の少なくも一方面を対向する筐体８を接触させ、筐体８を全ての光部品の発熱を放熱させる放熱体と成すようにしたが、必ずしも全ての光部品の上下の少なくとも一方面を筐体８と接触させるとは限らず、光部品のうち少なくとも発熱を伴う光部品の上下の少なくとも一方面を筐体８と接触させて、その発熱を筐体８によって放熱させるようにしてもよい。
【００３０】
さらに、本発明の光ファイバアンプは、電子回路を構成する電気抵抗やトランジスタ等の電子部品９も筐体８に接触させるようにして筐体８を光部品の発熱を放熱させるだけではなく、電子部品の発熱を放熱させる放熱体として機能させるようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、電気回路基板に形成した各嵌合穴部に、対応する各光部品をそれぞれ嵌合し、これらの光部品のうち少なくとも発熱を伴う光部品の上下の少なくとも一方面を対向する筐体と接触させ、筐体をその光部品の発熱を放熱させる放熱体と成したものであるから、例えば電気回路基板の表面上に光部品を実装して形成した光ファイバアンプに比べ、光ファイバアンプの薄型化を容易に実現できると共に、光ファイバアンプに光部品の放熱体を設ける必要がなく、その分だけ光ファイバアンプの構成を簡略化することができ、より一層光ファイバアンプの小型・薄型化を図ることができる。
【００３２】
また、本発明によれば、対応する各光部品を電気回路基板の嵌合穴部に嵌合することにより、光部品の側面側に光部品固定具等を設けなくとも光部品が電気回路基板の面に沿って動くことを抑制することができる。そのため、光部品固定具を省略できる分だけ光ファイバアンプのより一層の簡略化を図ることができる。
【００３３】
さらに、本発明によれば、光部品同士を接続して光学回路を構成する際に、各光部品に設けられている例えば光ファイバ等の接続手段は、一般に光部品の高さ方向の中央部に設けられていることから、光部品を電気回路基板の嵌合穴部に嵌合すると、光部品を電気回路基板の表面上に実装した場合に比べ、光ファイバ等の接続手段と電気回路基板表面（又は裏面）との距離を小さくすることができる。そのため、例えば光ファイバ等の接続手段を電気回路基板表面に固定する際に、接続手段の光部品への取り付け部における接続手段の湾曲を小さく、あるいは殆どなくすことができる。したがって、本発明においては、光ファイバ等の接続手段の光部品への取り付け部に生じる湾曲による、光損失等の様々な問題の発生を抑制することが可能となり、光部品の信頼性を高め、光ファイバアンプの長期信頼性を高いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ファイバアンプの一実施形態例を光ファイバ17と共に示す断面構成図である。
【図２】上記実施形態例の光ファイバアンプの構成を筐体８を省略した状態で示す斜視図である。
【図３】上記実施形態例に用いられる電気回路基板を示す平面説明図である。
【図４】上記実施形態例の光ファイバアンプにおける光部品モジュール２の実装状態を詳しく示す説明図である。
【図５】上記実施形態例の光ファイバアンプにおける光部品接続用光ファイバ７の光部品モジュール２への取り付け部の状態を示す説明図である。
【図６】本発明に係る光ファイバアンプの他の実施形態例に用いられる光アイソレータの実装状態を示す説明図である。
【図７】本発明に係る光ファイバアンプのさらに他の実施形態例を示す断面構成図である。
【図８】本発明に係る光ファイバアンプのさらにまた他の実施形態例における光部品モジュールの実装状態を示す説明図である。
【図９】従来の光ファイバアンプを光ファイバ17と共に示す説明図である。
【図１０】図９に示した従来の光ファイバアンプと光ファイバ17の断面説明図である。
【図１１】上記従来の光ファイバアンプにおける光部品モジュール２の実装状態を詳しく示す説明図である。
【図１２】従来の光ファイバアンプにおける光部品接続用の光ファイバ７の光部品モジュール２への取り付け部に生じる問題の説明図である。
【符号の説明】
１  電気回路基板
２，３  光部品モジュール
４  励起光源用ＬＤ
５  Ｅｒファイバコイル
７  光ファイバ
８  筐体
９  電子部品
10，10ａ〜10ｄ  貫通穴
11  凹部
【図１】
0003956403.tif 000002
【図２】
0003956403.tif 000003
【図３】
0003956403.tif 000004
【図４】
0003956403.tif 000005
【図５】
0003956403.tif 000006
【図６】
0003956403.tif 000007
【図７】
0003956403.tif 000008
【図８】
0003956403.tif 000009
【図９】
0003956403.tif 000010
【図１０】
0003956403.tif 000011
【図１１】
0003956403.tif 000012
【図１２】
0003956403.tif 000013