JPH11205246A

JPH11205246A - 光伝送装置

Info

Publication number: JPH11205246A
Application number: JP669398A
Authority: JP
Inventors: Hironori Ishida; 裕規石田; Shinobu Koseki; 忍小関; Masanori Hirota; 匡紀廣田; Kazuhiro Sakasai; 一宏逆井; Tsutomu Hamada; 勉浜田; Masao Funada; 雅夫舟田; Kenichi Kobayashi; 健一小林; Keiji Fujimagari; 啓志藤曲
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-01-16
Filing date: 1998-01-16
Publication date: 1999-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】クロック信号光を各回路基板に低コストで分配
することができる光伝送装置を提供する。【解決手段】直方体型の光バス１１０と、その光バス
１１０の最上層の光伝送層１１３に備えられ光バス１１
０にクロック信号光を入射するクロック信号光送信回路
１２０と、光バス１１０を介在させクロック信号光を同
期信号として信号光を送受信する送受信回路１３０とを
備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、信号光を伝播する
光バスを介在させて信号光を送受信する光伝送装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）の開発に
より、データ処理システムで使用する回路基板（ドータ
ーボード）の回路機能が大幅に増大してきている。回路
機能が増大するにつれて各回路基板に対する信号接続数
が増大するため、各回路基板（ドーターボード）間をバ
ス構造で接続するデータバスボード（マザーボード）に
は多数の接続コネクタと接続線を必要とする並列アーキ
テクチャが採用されてきている。接続線の多層化と微細
化により並列化を進めることにより並列バスの動作速度
の向上が図られてきたが、接続配線間容量や接続配線抵
抗に起因する信号遅延により、システムの処理速度が並
列バスの動作速度によって制限されることもある。ま
た、並列バス接続配線の高密度化による電磁ノイズ（Ｅ
ＭＩ：ＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＩｎｔｅｒｆ
ｅｒｅｎｃｅ）の問題もシステムの処理速度向上に対す
る大きな制約となる。

【０００３】このような問題を解決し並列バスの動作速
度の向上を図るために、光インターコネクションと呼ば
れる、システム内光接続技術を用いることが検討されて
いる。光インターコネクション技術の概要は、『内田禎
二、第９回回路実装学術講演大会１５Ｃ０１，ｐ
ｐ．２０１〜２０２』や『Ｈ．Ｔｏｍｉｍｕｒｏｅｔ
ａｌ．，“ＰａｃｋａｇｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｆｏｒＯｐｔｉｃａｌＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ
ｓ”，ＩＥＥＥＴｏｋｙｏＮｏ．３３ｐｐ．８１
〜８６，１９９４』、『和田修、エレクトロニクス１９
９３年４月号、ｐｐ．５２〜５５』に記載されているよ
うに、システムの構成内容により様々な形態の技術が提
案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来提案された様々な
形態の光インターコネクション技術のうち、特開平２−
４１０４２号公報には、高速、高感度の発光／受光デバ
イスを用いた光データ伝送方式をデータバスに適用した
例が開示されており、そこには、各回路基板の表裏両面
に発光／受光デバイスを配置し、システムフレームに組
み込まれた隣接する回路基板上の発光／受光デバイス間
を空間的に光で結合した、各回路基板相互間のループ伝
送用の直列光データバスが提案されている。この方式で
は、ある１枚の回路基板から送り出された信号光が、隣
接する回路基板で光／電気変換され、さらにその回路基
板で今度は電気／光変換されて、次に隣接する回路基板
に信号光を送り出すというように、各回路基板が順次直
列に配列され各回路基板上で光／電気変換および電気／
光変換を繰り返しながらシステムフレームに組み込まれ
たすべての回路基板間に伝達される。このため、信号伝
達速度は各回路基板上に配置された受光／発光デバイス
の光／電気変換速度および電気／光変換速度に依存する
と同時にその制約を受ける。また、各回路基板相互間の
データ伝送には、各回路基板上に配置された受光／発光
デバイスによる、自由空間を介在させた光結合を用いて
いるため、隣接する回路基板表裏両面に配置されている
発光／受光デバイスの光学的位置合わせが行なわれすべ
ての回路基板が光学的に結合していることが必要とな
る。さらに、各回路基板が自由空間を介して結合されて
いるため、隣接する光データ伝送路間の干渉（クロスト
ーク）が発生しデータの伝送不良が予想される。また、
システムフレーム内の環境、例えば埃などにより信号光
が拡散することによりデータの伝送不良が発生すること
も予想される。さらに、各回路基板が直列に配置されて
いるため、いずれかのボードが取り外された場合にはそ
こで接続が途切れてしまうので、それを補うための余分
な回路基板が必要となる。すなわち、回路基板を自由に
着脱することができず、回路基板の数が固定されてしま
うという問題がある。

【０００５】これらのほかに、回路基板相互間のデータ
伝送の技術として、特開昭６１−１９６２１０号公報に
は、平行な２面を有する、光源に対置されたプレートを
具備し、プレート表面に配置された回折格子および反射
素子により構成された光路を介して回路基板間を光学的
に結合する方式が開示されている。この方式では、１点
から発せられた光を固定された１点にしか伝送すること
ができず、電気バスのように全ての回路ボード間を網羅
的に接続することができないという配置上の制約が大き
い。また、複雑な光学系が必要となり、位置合わせ等も
難しいため、光学素子の位置ずれに起因する、隣接する
光伝送路間の干渉（クロストーク）が発生し、データの
伝送不良が予想されることや、回路基板間の接続情報は
プレート表面に配置された回折格子および反射素子によ
り決定されるため、回路基板を自由に抜き差しすること
ができず拡張性が低いというような様々な問題がある。

【０００６】さらに、回路基板相互間のデータ伝送の他
の技術として、特開平４ー１３４４１５号公報には、空
気よりも屈折率の高い透明な物質の中に、負の曲率を有
する複数個のレンズがその物質の表面に形成されたレン
ズアレイと、その光源から出射した光をレンズアレイの
側面から入射せしめるための光学系とからなる方式が開
示されている。また、負の曲率を有する複数個のレンズ
に代えて、屈折率の低い領域やホログラムを構成した方
式も開示されている。これらの方式では、側面から入射
した光が上記負の曲率を有する複数個のレンズやこれに
代わる屈折率の低い領域やホログラムの構成された部分
から面上に分配されて出射する作用を用いている。従っ
て、入射位置と、複数個のレンズやこれに代わる屈折率
の低い領域やホログラムの構成された面上の出射位置と
の位置関係により、出射信号の強度がばらつくことが考
えられる。さらに、面上に構成された負の曲率を有する
複数個のレンズやこれに代わる屈折率の低い領域やホロ
グラムの位置に、回路基板の光入力素子を配置する必要
があるため、回路基板の配置にあたり自由度がなく拡張
性が低いというような様々な問題がある。

【０００７】これらの問題を解決する手段として、シー
ト状の光バスの光伝送層内に、入射した信号光を拡散す
る光拡散部を設け、その光拡散部で拡散した信号光を光
伝送層内の全ての方向に伝播させるようにした光バス方
式が考えられる。この光バス方式では、拡散された信号
光がシート状の光バスの光伝送層内で伝播するため、前
述した特開平２−４１０４２号公報のように回路基板の
数が固定されることがなく、また、特開昭６１−１９６
２１０号公報のように発光／受光デバイスの光学的位置
合わせの困難さが無く、着脱可能な拡張性の高い光バス
が実現する。一般に、データ伝送には非同期伝送と同期
伝送とがある。非同期伝送では、装置Ａと装置Ｂが異な
る周波数のクロック信号で動作する。この非同期伝送で
は、装置Ａが装置Ｂにデータを送信し、装置Ｂがそのデ
ータを正しく受け取ったことを装置Ａに応答するまで、
装置Ａは次のデータを送るのを待たなければならない。
一方、同期伝送では、装置Ａと装置Ｂが同じ周波数のク
ロック信号で動作する。この同期伝送では、装置Ａから
のデータを装置Ｂが受信できたかどうかの応答を待たず
に、定期的なクロックサイクルでデータを伝送すること
ができる。このため、同期伝送のほうが単位時間に送る
ことのできるデータは多くなる。従って、光の高速性を
より活用して高速のデータ伝送を行なうためには、基準
クロックに同期させてデータを伝送させる同期伝送のほ
うが有利となる。上記シート状光バスにおいて、高速に
かつ基準クロックに同期してデータ伝送を実現するには
次のような２通りの方式が考えられる。第１の方式は、
各回路基板にクロック信号光生成回路を備え、そのクロ
ック信号光生成回路で生成されたクロック信号光の送信
と同じタイミングでデータ信号光を送信するものであ
る。クロック信号光とデータ信号光の送信は、複数積層
されたシート状光バスの別々の層で行なってもよいし、
一層のみで信号光の波長などで互いに区別することによ
り行なってもよい。いずれの場合でも、伝播遅延時間差
によるクロック信号光とデータ信号光のスキューはほと
んどなくなる。しかし、この方式では、クロック信号光
生成回路を回路基板数だけ備えなくてはならないために
コスト的に不利となる。第２の方式は、クロック信号生
成回路を各回路基板外に設け、そのクロック信号生成回
路で生成されたクロック信号を、等しい長さに調整され
た電気配線で各回路基板に分配するものである。この方
式であれば、クロック信号生成回路を回路基板数だけ備
える必要はなくなる。しかし、電気配線によって送信す
るものであるため、高速なクロック信号を送信すること
は困難である。そこで、この電気配線部分を光ファイバ
に置き換えることによりクロック信号光を送信すること
が考えられるが、回路基板数だけ光ファイバと受発光素
子が必要となりコスト高となる。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑み、クロック信号
光を各回路基板に低コストで容易に分配することができ
る光伝送装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の光伝送装置は、端面に、信号光を入射する信号光入
射部と信号光を出射する信号光出射部とを有し、信号光
入射部から入射した信号光を伝播して信号光出射部に伝
えるシート状の光バスと、クロック信号光を上記光バス
の上面もしくは下面からその光バスに入射するクロック
信号光送信回路と、上記光バスを介在させ上記クロック
信号光を同期信号として信号光を送受信する送受信回路
とを備えたことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は、本発明の光伝送装置の第一の実施形
態の概略構成図である。図１に示す光伝送装置１００に
は、その光伝送装置１００の中央に直方体型の光バス１
１０が配置されている。この光バス１１０は、後述する
シート状の光伝送層１１３が複数積層されてなるもので
あり、各光伝送層１１３は、その端面に、信号光を入射
する信号光入射部と信号光を出射する信号光出射部とを
有し、信号光入射部から入射された信号光を伝播して信
号光出射部に伝える。

【００１１】また、光伝送装置１００には、光バス１１
０の、最上層の光伝送層１１３に、クロック信号光を入
射するクロック信号光送信回路１２０が備えられてい
る。このクロック信号光送信回路１２０は、クロック信
号を生成するクロック信号生成部１２１と、生成された
クロック信号を電気／光変換する発光素子１２２と、そ
れらクロック信号生成部１２１，発光素子１２２間を接
続する電気配線１２３とを有する。また、光バス１１０
の、最上層の光伝送層１１３の中央部には、クロック信
号光送信回路１２０から入射されたクロック信号光を、
その最上層の光伝送層１１３内に均一に拡散するための
拡散体１１４も備えられている。

【００１２】さらに、光伝送装置１００には、光バス１
１０を挟んで複数枚の回路基板１４０が配置されてお
り、複数枚の回路基板１４０それぞれに、光バス１１０
を介在させ上記クロック信号光を同期信号として信号光
を送受信する送受信回路１３０が備えられている。この
送受信回路１３０は、発光素子を備えた信号光出力部１
３１および受光素子を備えた信号光入力部１３２を有す
る。また、各回路基板１４０には、電子回路１４１およ
び後述する伝達遅延回路１４２が搭載されている。

【００１３】また、この光伝送装置１００には、光バス
１１０と信号光出力部１３１との間に、信号光を光バス
１１０の各層内で十分かつ均一に拡散させるための透過
拡散体１６０も備えられている。図２は、図１に示す光
バスの構造を示す図である。図２に示すように、光バス
１１０は、コア層１１１とクラッド層１１２が交互に積
層された構造となっており、コア層１１１と、コア層１
１１の両面を挟む２層のクラッド層１１２により、信号
光を伝播する光伝送層１１３が形成されている。図１に
示す回路基板１４０から送信されるパラレル電気信号は
１ビットごとに電気／光変換されて光バス１１０の光伝
送層１１３に入射される。各コア層１１１は各１ビット
に対応する。

【００１４】本実施形態では、コア層１１１は光透過率
の高い、厚さ０．５ｍｍのＰＭＭＡ( ポリメチルメタク
リレート、屈折率：１．４９）が用いられている。この
ようなシート状の光バス１１０を作製するには、シート
状のＰＭＭＡを所定の大きさに切り出し、その後信号光
出射部の接続部分を切削研磨し、所望の形状に成型して
もよいし、あるいは、あらかじめ型を用意して、その型
を加熱し、ＰＭＭＡが十分に溶ける温度にしておき、十
分に加熱され溶融状態にあるＰＭＭＡをその型に流し込
むことによって作製してもよい。

【００１５】クラッド層１１２は、コア層１１１内の信
号光が厚さ方向に漏れるのを防ぐために設けられてい
る。クラッド層１１２には、コア層１１１よりも低い屈
折率を有する材料が選定されている。このクラッド層１
１２により信号光の伝搬効率が高められている。本実施
形態では、コア層１１１にＰＭＭＡを採用したため、含
フッ素ポリマが好適に採用される。クラッド層１１２を
形成するには、例えば溶液状のフッ素含有樹脂材料をコ
ア層１１１上に塗布してもよいし、あるいはシート状に
整形された材料であれば、熱圧着等により形成してもよ
い。含フッ素ポリマの屈折率は、１．３０〜１．３６程
度であるが、本実施形態では屈折率１．３６の含フッ素
ポリマを用いている。

【００１６】図３は、図２に示す光バスのＡ−Ａ’断面
図である。図３に示すように、拡散体１１４は、具体的
には、最上層の光伝送層１１３のコア層１１１中央部に
形成され、その拡散体１１４の上部に発光素子１２２が
配置されている。また、クロック信号生成部１２１は、
最上層の光伝送層１１３のクラッド層１１２上部に配置
されている。クロック信号生成部１２１で生成されたク
ロック信号は、電気配線１２３を経由して発光素子１２
２に伝達されクロック信号光に変換されて拡散体１１４
に入射される。拡散体１１４に入射されたクロック信号
光は、拡散体１１４で拡散され、最上層の光伝送層１１
３のコア層１１１周縁部に均一に広がり、各回路基板１
４０に伝達する。このようにして、クロック信号光が各
回路基板１４０に分配されるため、光信号であるクロッ
ク信号光を生成するクロック信号光生成回路を各回路基
板１４０ごとに備える必要はなく、コストを抑えること
ができる。また、本実施形態では、クロック信号光送信
回路１２０からのクロック信号光は、コア層１１１中央
部に形成された拡散体１１４に入射されるため、各回路
基板１４０にクロック信号光が均一に入射される。各回
路基板１４０に、クロック信号光を受光するための受光
素子は必要であるが、光ファイバや発光素子は不要であ
る。尚、本実施形態では、拡散部１１４を、最上層の光
伝送層１１３のコア層１１１の中央部に形成したが、中
央部に限られるものではなく、拡散体１１４は、発光素
子１２２からの光を拡散して各回路基板１４０の受光部
に伝播するものであれば、そのコア層１１１のどの位置
に形成してもよい。また拡散体１１４は、コア層１１１
内部でなくクラッド層１１２内部に形成してもよい。

【００１７】図４は、図１に示す光バスとは異なる光バ
スの構造を示す図である。図４に示す光バス１７０で
は、クロック信号光送信回路１２０と拡散体１１４が図
示省略されている。この光バス１７０は、コア層１７１
とクラッド層１７２からなる光伝送層１７３が複数積層
され、かつ隣接する光伝送層１７３間に、漏れ光を遮断
する光遮断層１７４が挿入されてなるものである。この
ように、光遮断層１７４を備えることにより、ビット間
のクロストーク防止効果をさらに高めることができる。
光遮断層１７４としては金属薄膜や光不透過性のプラス
チック、または光を吸収する材料などが用いられる。

【００１８】図５は、図１に示す光バスと回路基板との
接続状態を示す模式図である。図５に示す光バス１１０
では、クロック信号光送信回路１２０と拡散体１１４が
図示省略されている。図５に示す、コア層１１１とクラ
ッド層１１２が積層されて形成された直方体状の光バス
１１０の端面に、回路基板１４０が配備されている。こ
の回路基板１４０に備えられた送受信回路１３０を構成
する信号光出力部１３１，信号光入力部１３２には、発
光素子１３１ａ，受光素子１３２ａがそれぞれ取り付け
られている。発光素子１３１ａおよび受光素子１３２ａ
はパッド１３３により回路基板１４０と電気的に接続さ
れている。発光素子１３１ａは光バス１１０を介して他
の回路基板１４０に伝送する信号光を発する素子であ
り、図５に示すように、コア層１１１の端面に信号光を
入射することができるように、固定ピン１３４で回路基
板１４０に固定されている。一方、受光素子１３２ａは
光バス１１０を介して他の回路基板１４０から送られて
きた信号光を受光するための素子であり、固定ピン１３
４と同様の固定ピンで回路基板１４０に固定されてい
る。尚、図５では図示省略されているが、発光素子１３
１ａおよび受光素子１３２ａはプラスチックのカバーな
どで保護されている。また、信号光出力部１３１からの
信号光を光バス１１０内に十分かつ均一に拡散させるた
めに、光バス１１０周縁部と回路基板１４０の信号光出
力部１３１との間に、前述した透過拡散体１６０が設置
されている。この透過拡散体１６０には、例えば５０μ
ｍのポリエステル基板上にシリカ系の顔料を混入したア
クリル系樹脂層１０μｍからなる光拡散フィルム材が用
いられる。

【００１９】尚、本実施形態では、送受信回路１３０を
構成する信号光出力部１３１，信号光入力部１３２にデ
ィスクリートな発光素子１３１ａ，受光素子１３２ａを
備えた例で説明したが、光バス１１０を構成する光伝送
層１１３の厚さを薄くして、これらディスクリートな発
光素子１３１ａ，受光素子１３２ａに代えて、アレイ状
の発光素子，受光素子を備えてもよい。

【００２０】以下、図１に示す光伝送装置１００の、ク
ロック信号光を同期信号として信号光を高速に伝送する
データ伝送方式について、図６、図７を参照して説明す
る。図６は、図１に示す光バスの、最上層の光伝送層を
構成するコア層での信号光の伝播の様子を示す図、図７
は、図６に示すコア層以外のコア層での信号光の伝播の
様子を示す図である。

【００２１】図６に示す、クロック信号光送信回路１２
０を構成するクロック信号生成部１２１で生成されたク
ロック信号は、発光素子１２２によってクロック信号光
に変換されて拡散部１１４上部から入射され、光バス１
１０の、最上層の光伝送層１１３を構成するコア層１１
１（以下、コア層１１１Ａと記述する）の周縁部に矢印
ａのように均一に広がって伝播していく。伝播したクロ
ック信号光は各回路基板１４０の、送受信回路１３０を
構成する信号光入力部１３２で受光され、電気信号に変
換される。一方、図７に示す、ある回路基板１４０Ａで
は、電気信号に変換されたクロック信号に基づいて、図
６に示すコア層１１１Ａとは異なるコア層１１１Ｂを介
して他の回路基板１４０Ｂに送信するための送信データ
が用意される。用意された送信データは、回路基板１４
０Ａ上に備えられた信号光出力部１３１Ａで電気／光変
換されて、コア層１１１Ｂ内へ出射される。出射された
送信用のデータ信号光は、矢印ｂのように均一に広が
り、目的の回路基板１４０Ｂに伝播する。各回路基板に
分配されたクロック信号光（図６参照）と回路基板１４
０Ｂに伝播されてきたデータ信号光とは、伝播光路によ
り伝播時間が異なるためタイミングがずれている。ここ
で、図示しないアービトレーション回路により、どの回
路基板と通信を行なうのかが相手先の回路基板にあらか
じめ伝達される。このようにすると、互いに異なる伝播
遅延時間で送信されたデータ信号光と分配されたクロッ
ク信号光とのずれを回路基板どうしの組み合わせに応じ
て知ることができる。このようなずれの情報が各回路基
板にデータとして保持され、このずれの情報が伝達遅延
回路１４２に入力され、入力された情報に応じて伝達遅
延回路１４２で遅延時間が設定され、設定された遅延時
間に応じてクロック信号光のタイミングが揃えられる。
このようなクロック信号光を同期信号として、送信され
たデータ信号光が取り込まれる。このように、本実施形
態の光伝送装置１００では、一つのクロック信号光送信
回路１２０で生成されたクロック信号光が複数の回路基
板１４０に分配され、分配されたクロック信号光を同期
信号として信号光が高速に伝送される。

【００２２】尚、本実施形態の光伝送装置１００では、
光バス１１０を構成する最上層の光伝送層１１３にクロ
ック信号光送信回路１２０を備えた例で説明したが、こ
れに限られるものではなく、光バス１１０を構成する最
下層の光伝送層１１３にクロック信号光送信回路１２０
を備えてもよい。また、光伝送層１１３の最上層上面も
しくは最下層下面からクロック信号光を入射できればよ
く、クロック信号光送信回路１２０自体はどこにあって
もよい。

【００２３】図８は、本発明の光伝送装置の第二の実施
形態の概略構成図である。図８に示す光伝送装置２００
には、その光伝送装置２００の中央に円柱型の光バス２
１０が配置されている。この光バス２１０は、詳細は後
述するシート状の光伝送層２１３が複数積層されてなる
ものであり、端面に、信号光を入射する信号光入射部と
信号光を出射する信号光出射部とを有し、信号光入射部
から入射された信号光を伝播して信号光出射部に伝え
る。

【００２４】また、光伝送装置２００には、光バス２１
０の、最上層の光伝送層２１３に、第一の実施形態と同
様な、クロック信号を生成するクロック信号生成部２２
１と、生成されたクロック信号を電気／光変換する発光
素子２２２と、それらクロック信号生成部２２１，発光
素子２２２間を接続する電気配線２２３とを有するクロ
ック信号光送信回路２２０が備えられている。また、光
バス２１０の、最上層の光伝送層２１３の中央部には、
クロック信号光送信回路２２０から入射されたクロック
信号光を、その最上層の光伝送層２１３内に均一に拡散
するための拡散体２１４も備えられている。

【００２５】さらに、光伝送装置２００には、光バス２
１０を挟んで複数枚の回路基板２４０が配置されてお
り、複数枚の回路基板２４０それぞれに、光バス２１０
を介在させ上記クロック信号光を同期信号として信号光
を送受信する送受信回路２３０が備えられている。この
送受信回路２３０は、発光素子を備えた信号光出力部２
３１および受光素子を備えた信号光入力部２３２を有す
る。また、各回路基板２４０には、電子回路２４１およ
び第一の実施形態と同様な伝達遅延回路２４２が搭載さ
れている。

【００２６】また、この光伝送装置２００には、光バス
２１０と信号光出力部２３１との間に、信号光を光バス
２１０の各層内で十分かつ均一に拡散させるための透過
拡散体２６０も備えられている。図９は、図８に示す光
バスの構造を示す図である。図９に示すように、光バス
２１０は、コア層２１１とクラッド層２１２が交互に積
層された構造となっており、コア層２１１と、コア層２
１１の両面を挟む２層のクラッド層２１２により、信号
光を伝播する光伝送層２１３が形成されている。図８に
示す回路基板２４０から送信されるパラレル電気信号は
１ビットごとに電気／光変換されて光バス２１０の光伝
送層２１３に入射される。各コア層２１１は各１ビット
に対応する。

【００２７】本実施形態の光バス２１０も、前述した光
バス１１０と同様にして、作製することができる。図１
０は、図９に示す光バスのＡ−Ａ’断面図である。クロ
ック信号生成部２２１で生成されたクロック信号は、電
気配線２２３を経由して発光素子２２２によってクロッ
ク信号光に変換され、最上層の光伝送層２１３のコア層
２１１中央部に形成された拡散体２１４に入射される。
拡散体２１４に入射されたクロック信号光は、拡散体２
１４で拡散され、最上層の光伝送層２１３のコア層２１
１周縁部に均一に広がり、各回路基板２４０に伝達す
る。このようにして、クロック信号光が各回路基板２４
０に分配される。このため、第一の実施形態と同様、各
回路基板２４０に、クロック信号光を受光するための受
光素子は必要であるが、クロック信号光生成回路等は不
要であり、コストを抑えることができる。また、光バス
２１０は円柱状であり、拡散体２１４が最上層の光伝送
層２１３のコア層２１１中央部に位置するため、各回路
基板２４０に分配されるクロック信号光間のスキューが
低減される。従って、光伝送装置２００全体で見れば、
接続された複数の回路基板２４０が一つの基準クロック
信号光にほぼ同期して動作することとなる。

【００２８】図１１は、図８に示す光バスと回路基板と
の接続状態を示す模式図である。図１１に示す光バス２
１０では、クロック信号光送信回路２２０と拡散体２１
４が図示省略されている。図１１に示す、コア層２１１
とクラッド層２１２が積層されて形成された円柱状の光
バス２１０の端面に、回路基板２４０が配備されてい
る。この回路基板２４０に備えられた送受信回路２３０
を構成する信号光出力部２３１，信号光入力部２３２に
は、発光素子２３１ａ，受光素子２３２ａがそれぞれ取
り付けられている。発光素子２３１ａおよび受光素子２
３２ａはパッド２３３により回路基板２４０と電気的に
接続されている。発光素子２３１ａは光バス２１０を介
して他の回路基板２４０に伝送する信号光を発する素子
であり、図１１に示すように、コア層２１１の端面に信
号光を入射することができるように、固定ピン２３４で
回路基板２４０に固定されている。受光素子２３２ａは
光バス２１０を介して他の回路基板２４０から送られて
きた信号光を受光するための素子であり、固定ピン２３
４と同様の固定ピンで回路基板２４０に固定されてい
る。尚、図１１では図示省略されているが、発光素子２
３１ａおよび受光素子２３２ａはプラスチックのカバー
などで保護されている。また、信号光出力部２３１から
の信号光を光バス２１０内に十分均一に拡散させるため
に、光バス２１０周縁部と回路基板２４０の信号光出力
部２３１との間に、前述した透過拡散体２６０が設置さ
れている。この透過拡散体２６０には、例えば５０μｍ
のポリエステル基板上にシリカ系の顔料を混入したアク
リル系樹脂層１０μｍからなる光拡散フィルム材が用い
られる。

【００２９】尚、本実施形態では、送受信回路２３０を
構成する信号光出力部２３１，信号光入力部２３２にデ
ィスクリートな発光素子２３１ａ，受光素子２３２ａを
備えた例で説明したが、第一の実施形態と同様に、光バ
ス２１０を構成する光伝送層２１３の厚さを薄くして、
これらディスクリートな発光素子２３１ａ，受光素子２
３２ａに代えて、アレイ状の発光素子，受光素子を備え
てもよい。

【００３０】以下、図８に示す光伝送装置２００の、ク
ロック信号光を同期信号として信号光を高速に伝送する
データ伝送方式について、図１２、図１３を参照して説
明する。図１２は、図８に示す光バスの、最上層の光伝
送層を構成するコア層での信号光の伝播の様子を示す
図、図１２は、図１２に示すコア層以外のコア層での信
号光の伝播の様子を示す図である。

【００３１】図１２に示す、クロック信号光送信回路２
２０を構成するクロック信号生成部２２１で生成された
クロック信号は、発光素子２２２によってクロック信号
光に変換されて拡散部２１４上部から入射され、光バス
２１０の、最上層の光伝送層２１３を構成するコア層２
１１（以下、コア層２１１Ａと記述する）の周縁部に矢
印ａのように均一に広がって伝播していく。伝播したク
ロック信号光は各回路基板２４０の、送受信回路２３０
を構成する信号光入力部２３２で受光され、電気信号に
変換される。一方、図１３に示す、ある回路基板２４０
Ａでは、電気信号に変換されたクロック信号に基づい
て、図１２に示すコア層２１１Ａとは異なるコア層２１
１Ｂを介して他の回路基板２４０Ｂに送信するための送
信データが用意される。用意された送信データは、回路
基板２４０Ａ上に備えられた信号光出力部２３１Ａで電
気／光変換されて、コア層２１１Ｂ内へ出射される。出
射された送信用のデータ信号光は、矢印ｂのように均一
に広がり、目的の回路基板２４０Ｂに伝播する。各回路
基板に分配されたクロック信号光（図１２参照）と回路
基板２４０Ｂに伝播されてきたデータ信号光とは、伝播
光路により伝播時間が異なるためタイミングがずれてい
る。そこで、他のコア層を介してあらかじめアドレス信
号光が送信され、これによりどの回路基板と通信するの
かが相手先の回路基板に伝達される。このようにする
と、互いに異なる伝播遅延時間で送信されたデータ信号
光と分配されたクロック信号光とのずれを回路基板どう
しの組み合わせに応じて知ることができる。このような
ずれの情報が各回路基板にデータとして保持され、この
ずれの情報に応じて伝達遅延回路２４２で遅延時間が設
定され、設定された遅延時間に応じてクロック信号光を
同期信号として送信されたデータ信号光が取り込まれ
る。本実施形態では、前述したように、光バス２１０は
円柱状であり、拡散体２１４は最上層の光伝送層２１３
のコア層２１１中央部にあるため、各回路基板２４０に
分配されるクロック信号光間のスキューが低減される。
このため、クロック信号光とデータ信号光のタイミング
調整を行なうにあたって、データ信号光の光路差に起因
して発生する異なる伝播遅延時間のみを調整すればよ
く、従って、前述した、保持しなければならないクロッ
ク信号光とデータ信号光のずれの情報が少なくて済み、
従ってメモリ容量が小さくて済み装置の低コスト化が一
層図られる。このようにして、一つのクロック信号光送
信回路２２０で生成されたクロック信号光が、複数の回
路基板２４０に分配され、分配されたクロック信号光を
同期信号として、信号光が高速に伝送される。

【００３２】尚、本実施形態の光伝送装置２００では、
光バス２１０を構成する最上層の光伝送層２１３にクロ
ック信号光送信回路２２０を備えた例で説明したが、こ
れに限られるものではなく、光バス２１０を構成する最
下層の光伝送層２１３にクロック信号光送信回路２２０
を備えてもよい。また、光伝送層２１３の最上層上面も
しくは最下層下面からクロック信号光を入射できればよ
く、クロック信号光送信回路２２０自体はどこにあって
もよい。

【００３３】図１４は、本発明の光伝送装置の第三の実
施形態の概略構成図である。図１４に示す光伝送装置３
００には、図１に示す、シート状の光伝送層１１３が複
数積層されてなる光バス１１０に代えて、シート状の光
伝送層１１３が１つ備えられてなる単層タイプの光バス
３１０が示されている。このように、単層タイプの光バ
ス３１０を用いて信号光の波長などで、基準クロック信
号光や各回路基板１４０から送信されたデータ信号光な
どの信号光を互いに区別することにより通信してもよ
い。

【００３４】以上、いくつかの実施形態について説明し
たが、これに限られるものではなく、例えば光伝送層を
形成するコア層の材料としては、前述したポリメチルメ
タクリレートのほかに、石英系ガラス材料およびポリス
チレンやポリカーボネイトなどのプラスチック材料な
ど、光透過性を有するいずれの材料を用いてもよい。ま
た、クラッド層の材料としては、前述したフッ素ポリマ
ーに限定されるものではなく、コア材料よりも屈折率の
低い材料であって、コア層の材料と共に良好な光閉込め
効果を有する光伝送層を形成することのできる材料であ
ればよい。さらに、光伝送の媒体としての光伝送層は、
必ずしも固体材料で構成する必要はなく、シート状の薄
い層内に光を閉じ込めることのできるものであれば、液
体あるいは気体を用いたものでもよい。また、光伝送層
の周縁部のうち、上述した信号光入出力部を除く部分
に、光伝送層内を伝播してきた信号光を吸収する吸収体
を有するものであってもよい。また、隣接する信号光入
出力部どうしの間に、所定の方向から伝播されてきた信
号光のみを信号光入出力部に導入するための光ガイドを
有するものであってもよい。さらに、光伝送層に信号光
を入射／出射する発光／受光素子は、各回路基板に固定
する必要はなく、例えば光伝送層に固定してもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
クロック信号光が各回路基板に低コストで分配され、分
配されたクロック信号光を同期信号として信号光を高速
に送受信することができる。また、クロック信号光入射
部から入射したクロック信号光を拡散させる拡散部を、
積層タイプの光バスならばその光バスの最上層もしくは
最下層の中央に、単層タイプの光バスならばその光バス
の中央に設置すると、スキューが小さいクロック信号光
を各回路基板に分配することができ、データ信号光とク
ロック信号光のタイミングのずれを容易に補正すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光伝送装置の第一の実施形態の概略構
成図である。

【図２】図１に示す光バスの構造を示す図である。

【図３】図２に示す光バスのＡ−Ａ’断面図である。

【図４】図１に示す光バスとは異なる光バスの構造を示
す図である。

【図５】図１に示す光バスと回路基板との接続状態を示
す模式図である。

【図６】図１に示す光バスの、最上層の光伝送層を構成
するコア層での信号光の伝播の様子を示す図である。

【図７】図６に示すコア層以外のコア層での信号光の伝
播の様子を示す図である。

【図８】本発明の光伝送装置の第二の実施形態の概略構
成図である。

【図９】図８に示す光バスの構造を示す図である。

【図１０】図９に示す光バスのＡ−Ａ’断面図である。

【図１１】図８に示す光バスと回路基板との接続状態を
示す模式図である。

【図１２】図８に示す光伝送装置を構成する光バスの最
上層での信号光の伝播の様子を示す図である。

【図１３】光バスの最上層以外の層での信号光の伝播の
様子を示す図である。

【図１４】本発明の光伝送装置の第三の実施形態の概略
構成図である。

【符号の説明】

１００，２００，３００光伝送装置１１０，１７０，２１０，３１０光バス１１１，１１１Ａ，１１１Ｂ，１７１，２１１，２１１
Ａ，２１１Ｂコア層１１２，１７２，２１２クラッド層１１３，１７３，２１３光伝送層１１４，２１４拡散体１２０，２２０クロック信号光送信回路１２１，２２１クロック信号生成部１２２，１３１ａ，２２２，２３１ａ発光素子１２３，２２３電気配線１３０，２３０送受信回路１３１，１３１Ａ，１３１Ｂ，２３１，２３１Ａ，２３
１Ｂ信号光出力部１３２，１３２Ａ，１３２Ｂ，２３２，２３２Ａ，２３
２Ｂ信号光入力部１３２ａ，２３２ａ受光素子１３３，２３３パッド１３４，２３４固定ピン１４０，１４０Ａ，１４０Ｂ，２４０，２４０Ａ，２４
０Ｂ回路基板１４１，１４２電子回路１４２，２４２伝達遅延回路１６０，２６０透過拡散体１７４遮断層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者逆井一宏神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者浜田勉神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者舟田雅夫神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者小林健一神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者藤曲啓志神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】端面に、信号光を入射する信号光入射部
と信号光を出射する信号光出射部とを有し、信号光入射
部から入射した信号光を伝播して信号光出射部に伝える
シート状の光バスと、クロック信号光を前記光バスの上面もしくは下面から該
光バスに入射するクロック信号光送信回路と、前記光バスを介在させ前記クロック信号光を同期信号と
して信号光を送受信する送受信回路とを備えたことを特
徴とする光伝送装置。
【請求項２】前記クロック信号光送信回路が、前記光
バスの上面もしくは下面の中央部から該光バスにクロッ
ク信号光を入射するものであることを特徴とする請求項
１記載の光伝送装置。
【請求項３】前記光バスが、前記クロック信号光送信
回路から入射された信号光を該光バス内に拡散する拡散
体を備えたことを特徴とする請求項１記載の光伝送装
置。
【請求項４】前記光バスが、信号光を入射する信号光
入射部と信号光を出射する信号光出射部とを端面に有
し、信号光入射部から入射した信号光を伝播して信号光
出射部に伝えるシート状の光伝送層が複数積層されてな
るものであって、積層された複数の光伝送層のうちの最上層もしくは最下
層の光伝送層が前記クロック信号光の伝播を担当するも
のであることを特徴とする請求項１記載の光伝送装置。