JP6046475B2 - 光通信で使用するための改良されたトランジスタアウトライン（ｔｏ）−ｃａｎアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、トランジスタアウトライン(TO)−CANアセンブリに関する。より具体的には、本発明は、光通信で使用するための改良されたTO-CANアセンブリに関する。

光ネットワークを介して光データ信号を送受信するために、種々の光通信モジュールが該ネットワークで使用されている。光通信モジュールを、光受信能力を有するが光送信能力を有しない光受信モジュールとすることができる。代替的には、光通信モジュールを、光送信能力を有するが光受信能力を有しない光送信モジュールとすることができる。代替的には、光通信モジュールを、光送信能力と光受信能力の両方を有する光トランシーバーモジュールとすることができる。

典型的な光送信機または光トランシーバーモジュールは、レーザー駆動回路、少なくとも１つのレーザーダイオード、及び、他の種々の電気部品を備える光送信サブアセンブリ（TOSA）を有している。レーザー駆動回路は、それぞれのレーザーダイオードを変調するために、該それぞれのレーザーダイオードに電気駆動信号を出力する。レーザーダイオードが変調されると、該ダイオードは、論理１、０に対応する出力レベルを有する光信号を出力する。該モジュールの光学系は、それぞれのレーザーダイオードによって生成された光信号を、該光送信機または光トランシーバーモジュールに接続している光コネクタモジュール内に保持されているそれぞれの送信光ファイバーの端部に集束させる。

典型的な光受信もしくは送信モジュールは、少なくとも１つの受信用フォトダイオード及び他の種々の電気部品を備える光受信サブアセンブリ（ROSA）を有している。ROSAの光学系は、光ファイバーの端部から出力される光データ信号をROSAのフォトダイオードに集束させる。該フォトダイオードは、受信した光データ信号をアナログ電気信号に変換する。トランスインピーダンス増幅器（TIA）などの電気的検出回路が、フォトダイオードによって生成された電気信号を受信して、対応する増幅された電気信号を出力する。出力された電気信号は、データを復元するためにROSAの他の回路によって処理される。

光通信モジュールの周知のタイプの１つは、TO-CANアセンブリである。図１は、典型的なTO-CANアセンブリ構成を有する既知の１つのTO-CANアセンブリ２の斜視図である。TO-CANアセンブリ２は、ヘッダー３、リング４、キャップ（または口金。以下同じ）５、カラー（またはつば。以下同じ）６、及びレセプタクル７を備えている。ヘッダー３、リング４、キャップ５、カラー６、及びレセプタクル７は、それらを共に溶接乃至溶着できるように、典型的には、たとえばステンレス鋼などの金属材料で作られる。TO-CANアセンブリ２は一般には円筒形である。ヘッダー３は上部取付面３ａを有しており、該取付面上にTOSA及び／またはROSA及び他の電気部品が搭載される。これらの部品はリング４の内側にあるため、図１では見ることができない。電気リード線（不図示）または電気接点（不図示）が、アセンブリ２のTOSAまたはROSAを、プリント回路基板（PCB）（不図示）の電気回路などの外部の電気回路に電気的に相互接続するために、ヘッダー３の下面３ｂに配置されている。フレキシブル（フレックス）回路の一部が、ヘッダー３に搭載される場合もあり、その場合には、TO-CANアセンブリの電気部品及び光電子部品は、フレックス回路に搭載されて、該フレックス回路に電気的に接続される。

リング４は、第１の端部４ａ及び第２の端部４ｂを有している。リング４の第２の端部４ｂは、ヘッダー３の上面３ａにしっかりと固定されている。キャップ５は第１の端部５ａ及び第２の端部５ｂを有している。キャップ５の第２の端部５ｂは、リング４の第１の端部４ａにしっかりと固定されている。カラー６は第１の端部６ａ及び第２の端部６ｂを有している。カラー６の第２の端部６ｂは、キャップ５の第１の端部５ａにしっかりと固定されている。レセプタクル７は第１の端部７ａ及び第２の端部７ｂを有している。レセプタクル７の第２の端部７ｂは、カラー６の第１の端部６ａ内にあって、該第１の端部６ａにしっかりと固定されている。レセプタクル７は、レセプタクル７の第１の端部７ａを貫通すると共に該第１の端部７ａに固定された光ファイバー（不図示）の一部を受け入れる管状構造とされている。ヘッダー３の上面３ａに搭載された光電子部品（不図示）を、TO-CANアセンブリ２がTOSAを有しているかROSAを有しているかにそれぞれ依存して、レーザーなどの光電式光源か、または、フォトダイオードなどの光電式光センサーとすることができる。

TO-CANアセンブリ２の光軸が破線８によって表されている。TO-CANアセンブリ２がTOSAを有している場合には、該TOSAのレーザーダイオード（不図示）によって放出された光は、光軸８に沿って光ファイバー（不図示）の端部中へと進む。TO-CANアセンブリ２がROSAを有している場合には、光ファイバーの端部を出た光は、光軸８に沿って進んで、該ROSAのフォトダイオードによって受光される。

カラー６をキャップ５にしっかりと固定し、レセプタクル７をカラー６に固定する前に、ＸＹＺデカルト座標系のＸ−Ｙ面におけるカラー６の位置を、レセプタクル７内に固定されている光ファイバーの端部がTOSAのレーザーダイオードまたはROSAのフォトダイオードとそれぞれ光学的に位置合わせされるように調節する。Ｘ−Ｙ面における光学的位置合わせが達成されると、光軸８に対応するＺ軸に沿ったレセプタクル７の位置が所望の焦点が得られるように調節される。たとえば、TOSAの場合には、レーザーダイオードによって放出された光ビームが光ファイバーの端部にある焦点位置にくるまで、Ｚ軸に沿ったレセプタクル７の位置が調節される。ROSAの場合には、光ファイバーの端部を出た光ビームがフォトダイオードの受光部にある焦点位置にくるまで、Ｚ軸に沿ったレセプタクル７の位置が調節される。Ｚ軸の適切な位置合わせが達成されると、レセプタクル７の第２の端部７ｂがカラー６の第１の端部６ａにしっかりと固定される。

レセプタクル７をカラー６にしっかりと固定し、及び、カラー６をキャップ５にしっかりと固定するために、レーザー溶接法が一般に使用される。キャップ５をリング４にしっかりと固定するためにプロジェクション溶接法が一般に使用される。プロジェクション溶接は一般にハーメチックシールを形成し、レーザー溶接は一般にハーメチックシールを形成しない。ハーメチックシールはキャップ５とリング４の間に必要とされるので、そのためにプロジェクション溶接が一般に使用されるのである。

図１から、TO-CANアセンブリ２のレセプタクル７はＺ軸方向に比較的長い長さＬを有していることがわかる。その長さＬは約０．７５インチである。レセプタクル７の長さＬが比較的長いために、TO-CANアセンブリ２は、空間的制約に起因して多くのモジュールで使用するのに適していない。したがって、図１に示すタイプのTO-CANアセンブリは、長いレセプタクルを収容することができるモジュールでの使用に限定されている。空間的制約に関してより高い汎用性を有するTO-CANアセンブリを提供して、TO-CANアセンブリをより広い用途及び環境で使用できるようにすることが望まれている。

本発明は、上面、底面及び側壁（側面）を有する改良されたTO-CANアセンブリに関する。上面及び底面は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸によって画定されるＸＹＺデカルト座標系のＸ−Ｙ面に概ね平行である。改良されたTO-CANアセンブリは、Ｚ軸と概ね同軸をなす中心軸を有する。改良されたTO-CANアセンブリは、該アセンブリ中の光ファイバーの一部をＺ軸に対して非ゼロの角度αで受け入れるための、該アセンブリの側壁に形成された開口を有している。

１実施形態によれば、改良されたTO-CANアセンブリは、ヘッダー、光学サブアセンブリ（OSA）、キャップ、窓、カラー、及びレセプタクルを備えている。該OSAは、ヘッダーの上面に配置されており、光電子デバイスを少なくとも備えている。キャップの下面とヘッダーの上面との間にハーメチックシールが形成されるように、該下面の一部が、該上面の一部に機械的に結合されている。窓の上面は該窓の周辺部の付近でキャップの内面に機械的に結合されている。該窓は光電子デバイスの動作波長に対して透明である（すなわち、該波長を通過させる）。カラーの下面の一部はキャップの上面の一部に機械的に結合されている。レセプタクルは、上面、底面、及び外壁（または外面）を少なくとも有する。レセプタクルの外壁の一部は、カラーの内面の一部に機械的に結合されている。レセプタクルの底面には、長手方向軸（または縦軸）を有する溝が形成されている。該溝は、レセプタクルの外壁に形成されている開口を通過する光ファイバーの一部を受け入れるように構成されている。溝に受容された光ファイバーの一部は、該溝の長手方向軸に平行な光軸を有する。溝の長手方向軸は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって画定されるデカルト座標系のＺ軸に対して非ゼロの角度αをなす。したがって、光ファイバーの該一部の光軸もまた、該光ファイバーのＺ軸に対して角度αをなす。レセプタクルの上面及び底面は、Ｘ軸及びＹ軸によって画定されるＸ−Ｙ面に概ね平行である。

本発明の上記の特徴及び利点並びにその他の特徴及び利点は、以下の説明、図面、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。

光通信業界で一般に使用されている既知のTO-CANアセンブリの斜視図である。 本発明の例示的な実施形態にしたがう改良されたTO-CANアセンブリの斜視図である。 図２のＡ−Ａ’線に沿ったTO-CANアセンブリの一部の断面図である。 図２及び図３に示すTO-CANアセンブリの改良されたレセプタクルの底面斜視図である。 図２及び図３に示す改良されたTO-CANアセンブリに配置されている光ファイバーの一部の側面図であり、反射器が、該改良されたTO-CANアセンブリの光路を屈曲させるやり方を示している。 図４に示す改良されたレセプタクルとは異なる改良されたレセプタクルを有する、別の例示的な実施形態にしたがう改良されたTO-CANアセンブリの断面図である。 クアッドスモールフォームファクタープラガブル（quad small form factor pluggable：QSFP）モジュールの上面斜視図である。該モジュールは、図２に示す改良されたTO-CANアセンブリを４つ含んでおり、該モジュールの内部が見えるように該モジュールのカバーの一部が除去されている。

本発明のいくつかの実施形態によれば、空間的制約に関してより高い汎用性を有し、かつ、広範な用途及び環境で使用するのに適した改良されたTO-CANアセンブリが提供される。改良されたTO-CANアセンブリは、それの端部ではなくそれの側部を通して光ファイバーを受け入れるように変更されたレセプタクルを有している。TO-CANアセンブリ内において、TOSAもしくはROSAの光電子部品と光ファイバーの端部との間で光を結合するために、光路が折り曲げられる。これらの特徴の組み合わせによって、TO-CANアセンブリの外形サイズ（プロファイル）はコンパクトになり、これによって、TO-CANアセンブリは空間的制約に関してより汎用性を増し、したがって、TO-CANアセンブリはより広範な用途及び環境で使用するのに適したものになる。以下、図２〜図７を参照して、説明に役立つ実施形態または例示的な実施形態を説明する。図中の同じ参照番号は同様の要素または部品を表している。

図２は、例示的な１実施形態にしたがう、改良されたTO-CANアセンブリ１０の斜視図である。図３は、図２のＡ−Ａ’に沿ったTO-CANアセンブリ１０の一部の断面図である。図４は、図２及び図３に示すTO-CANアセンブリ１０の改良されたレセプタクル４０の底面斜視図である。図２及び図３に示されているTO-CANアセンブリ１０は、光ファイバーケーブル１２の光ファイバー１１の端部に接続されている。光ファイバー１１の一部は、アセンブリ１０の側面を貫通してアセンブリ１０の内部に配置されている。アセンブリ１０の内部に配置されている光ファイバー１１の該一部は、図２〜図４に示すＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって画定されるＸＹＺデカルト座標系のＺ軸に対して非ゼロの角度αをなす光軸を有する。

ヘッダー１３は、上面１３ａ、下面１３ｂ、及び側壁（側面部）１３ｃを有している。ヘッダー１３の上面１３ａは、より詳細に後述するように、改良されたTO-CANアセンブリ１０のROSAもしくはTOSAの部品を取り付けるための取り付け面として機能する。アセンブリ１０のリング１４は、概ね円筒形の形状を有し、上面１４ａ、下面１４ｂ、内面１４ｃ、及び外面１４ｄを有している。リング１４の内面１４ｃ及び外面１４ｄはリング１４の側壁を画定している。リング１４の下面１４ｂは、ヘッダー１３の上面１３ａに固定されている。

アセンブリ１０のキャップ１５は、概ね円筒形の形状を有し、上面１５ａ、下面１５ｂ、内面１５ｃ、及び外面１５ｄを有している。キャップ１５の内面１５ｃ及び外面１５ｄはキャップ１５の側壁を画定している。内側の縁（リム）１５ｅは、キャップ１５の上面１５ａ及び内面１５ｃのそれぞれからキャップ１５の中心に向かって内側に延びている。縁１５ｅのＺ方向の厚みは、リム１５ｅのＸ及びＹ座標位置の関数として変化している。この厚みの変化によって、リム１５ｅの下面１５ｅ’とヘッダー１３の上面１３ａの間のＺ軸方向における距離がＸ及びＹ座標の関数として変化する。たとえばガラスなどの透明な材料（または光を通す材料）から作られた窓１６が、窓１６の周辺部の近辺において、縁１５ｅの下面１５ｅ’に固定された上面１６ａを有している。縁１５ｅの厚みが変化しているために、窓１６はヘッダー１３の上面１３ａに対して傾いている。キャップ１５の下面１５ｂは、リング１４の上面１４ａに固定されている。

ヘッダー１３の上面１３ａとリング１４の内面１４ｃとキャップ１５の内面１５ｃと透明な窓１６の組み合わせは、アセンブリ１０内に密閉された区画（コンパートメント）１７を提供する。この密閉された区画１７内には、以下の部品（乃至構成要素）が配置されている。
・ヘッダー１３の上面１３ａに取り付けられている気密封止（ハーメチックシール）基板１８。
・基板１８の上面１８ａに取り付けられている集積回路（ＩＣ）チップ１９。
・基板１８の上面１８ａに取り付けられている光電子部品（オプトエレクトロニクス部品）２１。
・基板１８の上面１８ａに取り付けられているボールレンズ２２。
・基板１８の上面１８ａに取り付けられている反射器２３。
・基板１８とＩＣチップ１９を相互接続するボンドワイヤ（またはボンディングワイヤ）２４。
・ＩＣチップ１９と光電子部品２１を相互接続するボンドワイヤ（またはボンディングワイヤ）２５。
基板１８の底面１８ｂは、はんだボール（はんだ球）２８に接続された電気的接触部（または電気接点）２７を有しており、該電気的接触部は、後で、改良されたTO-CANアセンブリ１０の外部にある回路基板（不図示）と基板１８を電気的に相互接続するために使用することができる。基板１８は、典型的には、たとえば酸化アルミニウム（AlO）などのセラミック材料から作られるが、これは、そのようなセラミックが気密封止性能（または密閉性能）に優れているからである。

基板１８、構成要素１９、２１、２２、２３、２４及び２５は、TO-CANアセンブリ１０が光送信機として構成されるか光受信機として構成されるかに応じて、TOSAとROSAのいずれかの部品である。TO-CANアセンブリ１０が光送信機として構成されている場合には、基板１８、構成要素１９、２１、２２、２３、２４及び２５はTOSAの部品であって、光電子部品２１はレーザーダイオードであり、ＩＣチップ１９は該レーザーダイオードを駆動するためのレーザーダイオード駆動ＩＣである。TO-CANアセンブリ１０が光受信機として構成されている場合には、基板１８及び構成要素１９、２１、２２、２３、２４及び２５はROSAの部品であって、光電子部品２１はフォトダイオードであり、ＩＣチップ１９は該フォトダイオードによって生成された電気信号を受信して処理するための受信機ＩＣである。密閉された区画１７は、TOSAまたはROSAの構成要素を湿気、ガス及び他の空中を伝搬する物質（粉塵など）から保護する気密環境を提供する。

アセンブリ１０のカラー３１は、一般に円筒形の形状を有し、上面３１ａ、下面３１ｂ、内面３１ｃ、及び外面３１ｄを有している。カラー３１の内面３１ｃ及び外面３１ｄはカラー３１の側壁を画定している。カラー３１の下面３１ｂは、キャップ１５の上面１５ａに固定されている。カラー３１の互いに対向する（すなわち反対側にある）側部（側面）のそれぞれにはＵ字形の開口３１ｅ、３１ｆがそれぞれ形成されており、それらの開口はそれぞれ、カラー３１の上面３１ａ、内面３１ｃ、及び外面３１ｄにわたって延在している。

アセンブリ１０のレセプタクル４０は、カラー３１内に配置されており、カラー３１の内面３１ｃのいくつかの部分に固定されている。レセプタクル４０は、上面４０ａ、底面４０ｂ、及び外壁４０ｃを有している。レセプタクル４０の底面４０ｂに形成されている溝４１は、該溝４１に固定されている光ファイバー１１の一部を受け入れるように形成され及びサイズが調整されている。図４に示されているレセプタクル４０の底面斜視図により明瞭に示されているように、溝４１は、レセプタクル４０の外壁４０ｃに形成されている開口４２と、レセプタクル４０の底面４０ｂに形成されているくぼみ（凹部）４３の間に延びている。くぼみ４３は、第１の壁４４、第２の壁４５、第３の壁４６、第４の壁４７、及び第５の壁４８によって画定されている。より詳細に後述するように、第３の壁４６は、光路を折り曲げるために使用される反射器である。反射器４６は、光ファイバー１１の端部１１ａに面している（すなわち、該端部１１ａに対向して配置されている）。

図２及び図３からわかるように、光ファイバー１１は、Ｚ軸に対する上述の非ゼロの角度αで、レセプタクル４０の外壁４０ｃに入って該外壁４０ｃから出る。Ｚ軸は、表面１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ、３１ａ、３１ｂ、４０ａ及び４０ｂにほぼ垂直である。したがって、Ｚ軸は、改良されたTO-CANアセンブリ１０の中心軸である。Ｘ軸及びＹ軸は、表面１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ、３１ａ、３１ｂ、４０ａ及び４０ｂにほぼ平行である。溝４１は、Ｚ軸に対して、溝４１に配置されている光ファイバー１１の部分の光軸と同じ非ゼロの角度αをなす長手方向軸（または縦軸）４５を有している。１実施形態では、非ゼロの角度αはＺ軸に対して約７０°〜約１１０°の範囲内にあり、典型的には、Ｚ軸に対して約９０°である。図２及び図３に示す例示的な実施形態では、非ゼロの角度αはＺ軸に対して９０°である。したがって、この例示的な実施形態によれば、溝４１内に配置されている光ファイバー１１の部分の光軸は、Ｚ軸及びアセンブリ１０の中心軸に対して直角である。溝４１内に配置されている光ファイバー１１の部分の光軸は、溝４１の長手方向軸４５に平行であり、いくつかの場合には、該長手方向軸と同軸である。

光ファイバー１１は、図１に示されている既知のTO-CANアセンブリ２のようにＺ軸に平行ではなく、Ｚ軸に対して非ゼロの角度でレセプタクル４０の外壁４０ｃを通って改良されたTO-CANアセンブリ１０に入り及び該アセンブリ１０から出るので、改良されたTO-CANアセンブリ１０は、図１に示されている既知のTO-CANアセンブリ２のＺ方向の長さＬよりも大幅に短いZ方向の長さＬを有する。改良されたTO-CANアセンブリ１０の長さＬは、約０．１２インチ〜約０．２インチの範囲内にある。したがって、改良されたTO-CANアセンブリ１０の長さＬは、既知のTO-CANアセンブリ２の長さＬよりも５０％以上短い。改良されたTO-CANアセンブリ１０の長さがこのように短いことによって、該アセンブリ１０を、モジュールの空間的制約に関してより汎用性の高いものにし、したがって、該アセンブリ１０を、図１に示す既知のTO-CANアセンブリ２よりも広い範囲の用途で使用するのにより適したものにする、該アセンブリ１０の非常にコンパクトなプロファイル（外形サイズ）が得られる。

しかしながら、図３を参照してこれから説明するように、上記の改良のために、光路が、改良されたTO-CANアセンブリ１０内で折り曲げられる。例示のために、改良されたTO-CANアセンブリ１０が光送信機として動作するように構成されている場合を考えると、レーザーダイオード駆動ＩＣ１９は、レーザーダイオード２１が光信号を放出するように該レーザーダイオード２１を電気信号で駆動する。この光信号は、ボールレンズ２２によって平行化されて平行光ビームになる。この平行光ビームは、次に、反射器２３によって、該平行光ビームの波長に対して透明な（すなわち、該波長を通す）窓１６に向かって反射される。窓１６の上記の傾きは、該平行光ビームの一部がレーザーダイオード２１の開口へと反射して戻されるのを阻止するのを助ける。ハーメチックシール（気密シール）を提供すると共に、レーザーダイオードまたはフォトダイオードに（光が）反射して戻されないようにするために、TO-CANアセンブリに傾斜した窓を使用することができる。

既知のTO-CANアセンブリに使用されることがある既知のデバイスでもあるオプトアイソレーター（光アイソレーターともいう）２６を、（光が）反射して戻るのを防止するのを助けるために使用することができる。オプトアイソレーター２６は、光リンクが比較的長い場合（たとえば、１０キロメートル以上の場合）には一般的には必要になるが、光リンクが比較的短い場合（たとえば、１０キロメートルよりも短い場合）には一般的には不要である。

平行光ビームは、アイソレーター２６を通過して、反射器４６に入射する。反射器４６は、Ｚ軸に対して角度αをなす方向に平行光ビームを反射して、反射した光ビームを光ファイバー１１の端部１１ａ中へと集束させる。上述したように、例示的な実施形態によれば、αは９０°である。したがって、該例示的な実施形態によれば、光路は、改良されたレセプタクル４０の内部でＺ軸に対して約９０°だけ折り曲げられる。αがたとえば７０°であるとすれば、反射器４６は、光路を改良されたレセプタクル４０の内部で７０°の角度だけ折り曲げるであろう。次に光ビームは光ファイバー１１に沿って改良されたTO-CANアセンブリ１０の外へと進む。

改良されたTO-CANアセンブリ１０が光受信機として動作するように構成されている場合には、光ファイバー１１の端部１１ａを通って出る光ビームは反射器４６に入射する。反射器４６は、該光ビームを角度αだけ反射し、これによって、反射した光ビームは、アイソレーター２６及び反射器２３上の窓１６を通ってＺ軸に平行な方向に向けて送られる。反射器２３は次に、該光ビームをボールレンズ２２に向けて送り、ボールレンズ２２は、該光ビームをフォトダイオード２１上に集束させる。フォトダイオード２１は、光ビームを電気信号に変換し、該電気信号は、受信機ＩＣ１９による更なる処理のためにリード線２５を介して該受信機ＩＣ１９に送られる。

図５は、溝４１に配置されている光ファイバー１１の一部の側面図であって、反射器４６が、図２及び図３に示されている改良されたTO-CANアセンブリ１０の光路を折り曲げるやり方を例示している。反射器４６は、送信方向と受信方向とで同様のやり方で光路を折り曲げるので、例示のために送信方向だけについて説明する。OSA（不図示）のレーザーダイオード（不図示）によって生成された光ビーム４９は反射器４６に入射する。OSAと反射器４６の間に延びる光路の部分は一般にＺ軸に平行である。この例によれば、溝４１の長手方向軸４５は、Ｚ軸と１１０°の角度をなしている。すなわち、α＝１１０°である。上述したように、αは典型的には９０°であるが、必ずしも９０°とは限らない。反射器４６は、光ビーム４９を角度α（今の例では１１０°）の方向に反射して、反射した光ビームが光ファイバー１１の端部１１ａに向かうようにする。

図３を再度参照すると、カラー３１をキャップ１５に固定する前に、Ｘ−Ｙ面における光学的位置合わせが達成されるまで、カラー３１をキャップ１５の上面１５ａに沿ってＸ−Ｙ面内で動かす。Ｘ−Ｙ面における光学的位置合わせが達成されると、カラー３１の下面３１ｂがキャップ１５の上面１５ａにしっかりと固定される。レセプタクル４０をカラー３１に固定する前に、レセプタクル４０をカラー３１内でＺ軸に沿って動かして、レセプタクル４６の焦点が光ファイバー１１の端部１１ａの中心に確実に位置するようにする。適正な焦点が得られると、レセプタクル４０の外壁４０ｃは、カラー３１の内面３１ｃにしっかりと固定される。

本発明は、ヘッダー１３、リング１４、キャップ１５、カラー３１、及びレセプタクル４０を構成する材料に関して制限されるものではないが、それらの構成要素は一般にステンレス鋼から作られる。同じ目的を達成するために、種々の金属や硬質プラスチック（ハードプラスチック）などの他の材料を使用することもできる。これらの部品をステンレス鋼などの金属材料から作ることによって、ヘッダー３、リング４、及びキャップ５のそれぞれの表面を互いに結合するために使用されるプロジェクション溶接法などの既知の溶接技術、並びに、図１に示されている既知のTO-CANアセンブリ２のキャップとカラー６のそれぞれの表面、及び、カラー６とレセプタクル７のそれぞれの表面を互いに結合するために使用されるレーザー溶接法を用いて、それぞれの表面を互いに結合することが可能になる。光学的位置合わせ及び溶接プロセスを実行する人が、該光学的位置合わせ及び溶接プロセス中の適切な時間及び場所でレセプタクル４０を保持し、動かし及び解放できるようにするために、レセプタクル４０の上面４０ａに２つの孔（開口）５１及び５２が形成されている。

窓１６の上面１６ａを内側の縁１５ｅの下面１５ｅ’に取り付けるために、部品を結合乃至接合する周知の技術でもあるフリットボンディング（frit bonding）が一般に使用される。フリットボンディングは一般に、光ファイバー１１を溝４１に取り付けるためにも使用される。同じ目的を達成するために他のボンディング技術も適するが、フリットボンディングは、ガラスと鋼間に強力な結合を生成するのに非常に適している。窓１６及び光ファイバー１１は一般にガラスから作製され、キャップ１５及びレセプタクル４０は一般にステンレス鋼から作製されるので、フリットボンディングはそれらを結合するのに非常に適している。

光ファイバー１１は、端部１１ａを形成するために、典型的には高精度のレーザー劈開法を用いて劈開される。レセプタクル４０は、レセプタクル４０の底面４０ｂにくぼみ４３を形成するために、一般的には打刻（またはスタンピング）される。反射器４６を形成する壁を、該反射器が酸化しないように金めっきすることができる。反射器４６を平坦なものにすることができ、この場合には、該反射器は屈折力（optical power。または光パワー）を提供しない。あるいは、反射器４６が所定の大きさの屈折力を提供するように、所定のやり方で該反射器を湾曲させることができる。

本発明の範囲内において、図２〜図４に示されている改良されたTO-CANアセンブリ１０に多くの変更を施すことができることに留意されたい。たとえば、基板１８及びＩＣ１９をアセンブリ１０の外部に配置することができ、その場合には、電気リード線（不図示）が、光電子デバイス２１と外部の回路基板（不図示）もしくは基板の電気的接触部（電気接点）を電気的に相互接続するためにヘッダー１３を貫通するであろう。また、光電子デバイス２１をアセンブリ１０内の取付構造（不図示）にある向きで乃至ある幾何学的配置で取り付けることによって、反射器２３を不要にすることができる。例示的な実施形態では、TOSAまたはROSAの構成要素がアセンブリ１０内の基板１８に取り付けられることに起因して、光路を折り曲げるために反射器２３が必要である。この例示的な取付構成のために、光路は、反射器４６によって実施される折り曲げに加えて、一度だけ折り曲げられる。光電子デバイス２１がＸ、Ｙ、及びＺ次元において反射器４６と光学的に位置合わせされるように該光電子デバイスを所定の向きに向けて配置する（または幾何学的に配置する）ことによって、反射器２３を不要にすることができる。

レセプタクル４０は種々の構成を有することもできる。たとえば、図６は、図２〜図４に示されている改良されたレセプタクル４０とは異なる改良されたレセプタクル７０を有する別の例示的な実施形態にしたがう、改良されたTO-CANアセンブリ６０の断面図である。図２〜図４に示されているレセプタクル４０の形状は概ね平板状である。図６に示すレセプタクル７０の構造は、該レセプタクル７０がフランジ７１を有している点を除いてレセプタクル４０の構造に類似している。フランジ７１は、レセプタクル７０に、位置合わせ及び溶接処理中におけるＺ軸方向の調節用の追加の外面領域を提供する。

レセプタクル４０と７０が異なる構成を有することから、種々のレセプタクル構成を用いて本発明の目的を達成できることがわかる。光ファイバーをTO-CANアセンブリにその上面ではなく側面から入れるようになっており、かつ、光ファイバーの端部と、TO-CANアセンブリのTOSAもしくはROSAとの間で光信号を結合するのに十分な角度だけ光路を折り曲げるようになっている実質的に任意のレセプタクル構成が、本発明での使用に適している。

たとえば、溝４１は、光ファイバー１１をレセプタクル４０または７０に取り付け（乃至付着させ）、及び、光ファイバー１１がくぼみ４３の反射器４６と確実に位置合わせされるようにするのに適したメカニズム（機構）であるが、かかる機能を達成する多くの他のやり方がある。たとえば、溝４１を除去することができ、及び、ファイバー１１をレセプタクル７０の底面４０ｂに取り付けることができる。後者の場合には、くぼみ４３も除去することができ、及び、反射器（不図示）とファイバー１１の端部１１ａが光学的に位置合わせされるように、該反射器を、底面４０ｂに固定し、もしく、底面４０ｂに一体形成して、図２〜図４を参照して上述したのと同じ目的を達成することができる。

上述したように、本発明の改良されたTO-CANアセンブリの利点の１つは、該アセンブリが、既知のTO-CANアセンブリよりもコンパクトなプロファイルを有する（すなわち、外形サイズがより小さい）ために、空間的制約に関してより汎用性が高くなり（すなわち、従来のTO-CANアセンブリよりも空間的制約を受けにくくなり）、したがって、既知のTO-CANアセンブリよりもより広範囲の用途での使用に適したものになるということである。図７は、クアッドスモールフォームファクタープラガブル（quadsmall form factor pluggable：QSFP）モジュール１００の上面斜視図であり、該モジュール１００のカバー（またはハウジング）の一部は、該モジュールの内部が見えるように除去されている。該QSFPモジュール１００は、図１に示すタイプのTO-CANアセンブリを該モジュール内で使用するには適さないものにしている空間的制約のあるモジュールの１例である。

図２及び図３に示されている改良されたTO-CANアセンブリ１０の４つが、モジュール１００のPCB１０１に直接（直に）取り付けられている。アセンブリ１０の各々は光ファイバー１０２に接続されている。アセンブリ１０の長さＬが比較的長く、及び、ファイバー１０２がそれぞれのアセンブリ１０の側面からそれぞれのアセンブリ１０に入っているために、アセンブリ１０は、そのような空間的制約にもかかわらず、モジュール１００内で使用されることができる。

アセンブリ１０のはんだボール２８が、PCB１０１のそれぞれの電気的接触部(または電気接点。明瞭化のために図示されていない)に接続されて、アセンブリ１０とPCB１０１を電気的に接続できるようにしている。これらの接続を行うために、既知のTO-CANアセンブリで使用されている長いリード線ではなくはんだボール２８を使用することによって、それらの接続はより一定のインピーダンスを有し、これによって、該アセンブリ１０は、比較的高い（たとえば、１０ギガビット／秒（Gbps）を超える）データレートを実現可能になる。以上のような理由から、本発明の改良されたTO-CANアセンブリは、種々のタイプのSFPモジュール及び他のタイプのモジュールで使用するのに非常に適している。しかしながら、改良されたTO-CANアセンブリは、特定のタイプの光通信モジュールでの使用に限定されるものではない。

以下に、本発明の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
１．上面、底面、及び側壁を有する改良されたTO-CANアセンブリであって、
前記上面及び底面は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸によって画定されるＸＹＺデカルト座標系のＸ−Ｙ面にほぼ平行であり、
前記改良されたTO-CANアセンブリは、前記Ｚ軸とほぼ同軸をなす中心軸を有し、
前記改良されたTO-CANアセンブリの前記側壁には、該改良されたTO-CANアセンブリにおいて、光ファイバーの一部を前記Ｚ軸に対して非ゼロの角度αで受け入れるための開口が形成されている、改良されたTO-CANアセンブリ。
２．前記αが、前記Ｚ軸に対して約７０°〜約１１０°の範囲内にある、上項１の改良されたTO-CANアセンブリ。
３．前記αが約９０°である、上項２の改良されたTO-CANアセンブリ。
４．前記改良されたTO-CANアセンブリ内で光路を前記角度αだけ折り曲げる少なくとも１つの反射器をさらに備える、上項３の改良されたTO-CANアセンブリ。
５．上面及び下面を少なくとも有するヘッダーであって、該下面は、前記改良されたTO-CANアセンブリの前記底面に対応する、ヘッダーと、
前記ヘッダーの前記上面に配置されて、光電子デバイスを少なくとも有する光サブアセンブリ（OSA）と、
上面、下面、内面、及び外面を少なくとも有するキャップであって、該キャップの前記内面及び前記外面は該キャップの側壁を画定し、該キャップの前記下面の一部は、前記ヘッダーの前記上面の一部に機械的に結合されている、キャップと、
上面及び下面を少なくとも有する窓であって、該窓の前記上面は、該窓の周辺部付近で前記キャップの前記内面に機械的に結合されており、該窓は、前記光電子デバイスの動作波長に対して透明である、窓と、
上面、下面、内面、及び外面を少なくとも有するカラーであって、該カラーの前記内面及び前記外面は該カラーの側壁を画定し、該カラーの前記下面の一部は、前記キャップの前記上面の一部に機械的に結合されている、カラーと、
上面、底面及び外壁を少なくとも有するレセプタクルであって、該レセプタクルの前記外壁の一部は、前記カラーの前記内面の一部に機械的に結合されており、前記レセプタクルの前記上面は、前記改良されたTO-CANアセンブリの前記上面に対応する、レセプタクル
をさらに備え、
前記改良されたTO-CANアセンブリの前記側壁を通って受け入れられている前記光ファイバーの前記一部が前記レセプタクルの前記底面に取り付けられている、上項１の改良されたTO-CANアセンブリ。
６．前記改良されたTO-CANアセンブリの前記側壁を通って受け入れられた前記光ファイバーの前記一部が、前記レセプタクルの前記側壁に形成された開口、及び、前記カラーの前記側壁に形成された開口を貫通し、前記レセプタクルの前記側壁に形成された前記開口と前記カラーの前記側壁に形成された前記開口の組み合わせが、前記改良されたTO-CANアセンブリの前記側壁に形成された前記開口を構成する、上項５の改良されたTO-CANアセンブリ。
７．前記レセプタクルの前記底面に長手方向軸を有する溝が形成されており、前記レセプタクルの前記底面に取り付けられた前記光ファイバーの前記一部の光軸が、前記溝の前記長手方向軸に平行になるように、前記光ファイバーの前記一部が前記溝に配置される、上項５の改良されたTO-CANアセンブリ。
８．前記αが、前記Ｚ軸に対して約７０°〜約１１０°の範囲内にある、上項７の改良されたTO-CANアセンブリ。
９．前記αが、約９０°である、上項８の改良されたTO-CANアセンブリ。
１０．前記改良されたTO-CANアセンブリ内で光路を前記角度αだけ折り曲げる第１の反射器をさらに備える、上項５の改良されたTO-CANアセンブリ。
１１．前記レセプタクルの前記底面は、前記溝の端部に隣接して形成されたくぼみを有し、前記第１の反射器は、前記レセプタクルにおいて、前記溝の前記端部と対向して配置されている、上項１０の改良されたTO-CANアセンブリ。
１２．前記光電子デバイスはレーザーダイオードである、上項５の改良されたTO-CANアセンブリ。
１３．前記光電子デバイスはフォトダイオードである、上項５の改良されたTO-CANアセンブリ。
１４．改良されたTO-CANアセンブリであって、
上面及び下面を少なくとも有するヘッダーと、
前記ヘッダーの前記上面に配置されて、光電子デバイスを少なくとも有する光サブアセンブリ（OSA）と、
上面、下面、内面、及び外面を少なくとも有するキャップであって、該キャップの前記内面及び前記外面は該キャップの側壁を画定し、該キャップの前記下面の一部は、前記ヘッダーの前記上面の一部に機械的に結合されている、キャップと、
上面及び下面を少なくとも有する窓であって、該窓の前記上面は、該窓の周辺部付近で前記キャップの前記内面に機械的に結合されており、該窓は、前記光電子デバイスの動作波長に対して透明である、窓と、
上面、下面、内面、及び外面を少なくとも有するカラーであって、該カラーの前記内面及び前記外面は該カラーの側壁を画定し、該カラーの前記下面の一部は、前記キャップの前記上面の一部に機械的に結合されている、カラーと、
上面、底面及び外壁を少なくとも有するレセプタクルであって、該レセプタクルの前記外壁の一部は、前記カラーの前記内面の一部に機械的に結合されている、レセプタクル
を備え、
前記レセプタクルの前記底面に長手方向軸を有する溝が形成されており、
前記溝は、前記レセプタクルの前記外壁に形成された開口を通る光ファイバーの一部を受け入れるように構成され、
前記光ファイバーの前記一部は、前記溝の前記長手方向軸に平行な光軸を有し、
前記溝の前記長手方向軸は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸によって画定されるデカルト座標系のＺ軸に対して非ゼロの角度αをなし、
前記レセプタクルの前記上面及び前記底面は、前記Ｘ軸及び前記Ｙ軸によって画定されるＸ−Ｙ面にほぼ平行である、改良されたTO-CANアセンブリ。
１５．前記αが、前記Ｚ軸に対して約７０°〜約１１０°の範囲内にある、上項１４の改良されたTO-CANアセンブリ。
１６．前記αが、約９０°である、上項１５の改良されたTO-CANアセンブリ。
１７．前記改良されたTO-CANアセンブリ内で光路を前記角度αだけ折り曲げる第１の反射器をさらに備える、上項１４の改良されたTO-CANアセンブリ。
１８．前記レセプタクルの前記底面は、前記溝の端部に隣接して形成されたくぼみを有し、前記第１の反射器は、前記レセプタクルにおいて、前記溝の前記端部と対向して配置されている、上項１７の改良されたTO-CANアセンブリ。
１９．前記光電子デバイスはレーザーダイオードである、上項１４の改良されたTO-CANアセンブリ。
２０．前記光電子デバイスはフォトダイオードである、上項１４の改良されたTO-CANアセンブリ。

本発明の説明は、本発明の原理及び概念を説明するために例示の実施形態を参照してなされたものであることに留意すべである。本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載されている例示的な実施形態に対して多くの変更を施すことができる。本発明の改良されたTO-CANアセンブリが本発明の目的を達成できる状態を維持しつつ、該改良されたTO-CANアセンブリの構成要素を変更することができる。たとえば、リング１４を除去することができ、及び、キャップ１５の下面１５ｂをヘッダー１３の上面１３ａに直接結合することができる。実際に、リング１４を、別個の構成要素ではなく、ヘッダー１３またはキャップ１５の不可分の一部とみなすことができる。本明細書の記載に照らせば、そのような全ての変更が本発明の範囲内にあることが当業者には理解されよう。

１０ TO-CANアセンブリ
１１ 光ファイバー
１３ ヘッダー
１４ リング
１５ キャップ
１６ 窓（ウィンドウ）
３１ カラー
４０ レセプタクル

Claims (20)

1. 改良されたTO-CANアセンブリであって、
   上面及び下面を少なくとも有するヘッダーであって、該ヘッダーの該下面は、前記改良されたTO-CANアセンブリの底面に対応する、ヘッダーと、
   前記ヘッダーの前記上面に配置されて、光電子デバイスを少なくとも有する光サブアセンブリ（OSA）と、
   上面、下面、内面、及び外面を少なくとも有するカラーであって、該カラーの該内面及び該外面は該カラーの側壁を画定し、該カラーの該側壁には開口が形成されている、カラーと、
   上面、底面及び外壁を少なくとも有するレセプタクルであって、該外壁の一部は、前記カラーの前記内面の一部に機械的に結合されており、該レセプタクルの該外壁には開口が形成されている、レセプタクルと、
   上面、下面、内面、及び外面を少なくとも有するキャップであって、該キャップの該内面及び該外面は該キャップの側壁を画定し、該キャップの該下面の一部は、前記ヘッダーの前記上面の一部に機械的に結合されている、キャップと
   上面及び下面を少なくとも有する窓であって、該窓の該上面は、該窓の周辺部付近で前記キャップの前記内面に機械的に結合されており、該窓は、前記光電子デバイスの動作波長に対して透明である、窓
   を備え、
   前記カラーの前記下面の一部は、前記キャップの前記上面の一部に機械的に結合されており、
   光ファイバーの一部が前記レセプタクルの前記外壁に形成された前記開口と前記カラーの前記側壁に形成された前記開口を通って、前記改良されたTO-CANアセンブリの軸に対して非ゼロの角度αで該改良されたTO-CANアセンブリ内に入り、該軸は、前記カラーの前記上面及び前記下面に対して、及び、前記レセプタクルの前記上面及び前記底面に対してほぼ垂直であり、
   前記光ファイバーの前記一部は、前記レセプタクルの前記底面に取り付けられている、改良されたTO-CANアセンブリ。
2. 前記αが約７０°〜約１１０°の範囲内にある、請求項１の改良されたTO-CANアセンブリ。
3. 前記αが約９０°である、請求項１または２の改良されたTO-CANアセンブリ。
4. 前記改良されたTO-CANアセンブリ内で光路を前記角度αだけ折り曲げる少なくとも１つの反射器をさらに備える、請求項１〜３のいずれかの改良されたTO-CANアセンブリ。
5. 前記レセプタクルの前記底面に長手方向軸を有する溝が形成されており、前記光ファイバーの前記一部が該溝に配置される、請求項１〜３のいずれかの改良されたTO-CANアセンブリ。
6. 前記改良されたTO-CANアセンブリ内で光路を前記角度αだけ折り曲げる第１の反射器をさらに備える、請求項５の改良されたTO-CANアセンブリ。
7. 前記レセプタクルの前記底面は、前記溝の端部に隣接して形成されたくぼみを有し、前記第１の反射器は、前記レセプタクルにおいて、前記溝の前記端部に対向して配置されている、請求項６の改良されたTO-CANアセンブリ。
8. 前記レセプタクルの前記外壁に形成された前記開口と前記カラーの前記側壁に形成された前記開口の組み合わせが、前記改良されたTO-CANアセンブリの側壁に形成された開口を構成する、請求項１〜７のいずれかの改良されたTO-CANアセンブリ。
9. 前記レセプタクルの前記底面に長手方向軸を有する溝が形成されており、前記光ファイバーの前記一部の光軸が、前記溝の前記長手方向軸に平行になるように、前記光ファイバーの前記一部が前記溝に配置される、請求項１の改良されたTO-CANアセンブリ。
10. 前記αが約７０°〜約１１０°の範囲内にある、請求項１または９の改良されたTO-CANアセンブリ。
11. 前記αが約９０°である、請求項１、９、１０のいずれかの改良されたTO-CANアセンブリ。
12. 前記光電子デバイスはレーザーダイオードである、請求項１〜１１のいずれかの改良されたTO-CANアセンブリ。
13. 前記光電子デバイスはフォトダイオードである、請求項１〜１１のいずれかの改良されたTO-CANアセンブリ。
14. 改良されたTO-CANアセンブリであって、
    上面及び下面を少なくとも有するヘッダーと、
    前記ヘッダーの前記上面に配置されて、光電子デバイスを少なくとも有する光サブアセンブリ（OSA）と、
    上面、下面、内面、及び外面を少なくとも有するキャップであって、該キャップの該内面及び該外面は該キャップの側壁を画定し、該キャップの該下面の一部は、前記ヘッダーの前記上面の一部に機械的に結合されている、キャップと、
    上面及び下面を少なくとも有する窓であって、該窓の該上面は、該窓の周辺部付近で前記キャップの前記内面に機械的に結合されており、該窓は前記光電子デバイスの動作波長に対して透明である、窓と、
    上面、下面、内面、及び外面を少なくとも有するカラーであって、該カラーの該内面及び該外面は該カラーの側壁を画定し、該カラーの該下面の一部は、前記キャップの前記上面の一部に機械的に結合されている、カラーと、
    上面、底面及び外壁を少なくとも有するレセプタクルであって、該レセプタクルの該外壁の一部は、前記カラーの前記内面の一部に機械的に結合されている、レセプタクル
    を備え、
    前記レセプタクルの前記底面に長手方向軸を有する溝が形成されており、
    前記溝は、前記レセプタクルの前記外壁に形成された開口及び前記カラーの前記側壁に形成された開口を通る光ファイバーの一部を受け入れるように構成され、
    前記光ファイバーの前記一部は、前記溝の前記長手方向軸に平行な光軸を有し、
    前記溝の前記長手方向軸は、前記改良されたTO-CANアセンブリの軸に対して非ゼロの角度αをなし、該軸は、前記カラーの前記上面及び前記下面に対して、及び、前記レセプタクルの前記上面及び前記底面に対してほぼ垂直である、改良されたTO-CANアセンブリ。
15. 前記αが約７０°〜約１１０°の範囲内にある、請求項１４の改良されたTO-CANアセンブリ。
16. 前記αが約９０°である、請求項１４または１５の改良されたTO-CANアセンブリ。
17. 前記改良されたTO-CANアセンブリ内で光路を前記角度αだけ折り曲げる第１の反射器をさらに備える、請求項１４〜１６のいずれかの改良されたTO-CANアセンブリ。
18. 前記レセプタクルの前記底面は、前記溝の端部に隣接して形成されたくぼみを有し、前記第１の反射器は、前記レセプタクルにおいて、前記溝の前記端部に対向して配置されている、請求項１７の改良されたTO-CANアセンブリ。
19. 前記光電子デバイスはレーザーダイオードである、請求項１４〜１８のいずれかの改良されたTO-CANアセンブリ。
20. 前記光電子デバイスはフォトダイオードである、請求項１４〜１８のいずれかの改良されたTO-CANアセンブリ。
    

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