JP6878514B2 - 受電装置及び光ファイバー給電システム - Google Patents
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Description
給電光を電力に変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子から負荷へ送られる電力の大きさを検出する検出部と、
前記検出部の検出信号を装置外部へ出力する信号出力部と、
を備え、
前記検出信号は、前記負荷により出力される被変調波の包絡線を示す信号である。
上記の受電装置と、
電力を給電光に変換して前記受電装置へ送るレーザー発振部、前記検出信号を装置外部から入力する信号入力部、並びに、入力された前記検出信号に基づいて前記レーザー発振部の出力を制御する出力制御部を有する給電装置と、
前記給電光が伝送される第1光ファイバーと、
前記検出信号が伝送される信号路と、
を備える。
〔第1実施形態〕
図1に示すように本実施形態の光ファイバー給電(PoF:Power over Fiber)システム1Aは、給電装置(PSE:Power Sourcing Equipment)110と、光ファイバーケーブル200Aと、受電装置(PD:Powered Device)310を備える。
なお、本開示における給電装置は電力を光エネルギーに変換して供給する装置であり、受電装置は光エネルギーの供給を受け当該光エネルギーを電力に変換する装置である。
給電装置110は、給電用半導体レーザー111を含む。
光ファイバーケーブル200Aは、給電光の伝送路を形成する光ファイバー250Aを含む。
受電装置310は、光電変換素子311を含む。
給電用半導体レーザー111は、上記電源からの電力によりレーザー発振して給電光112を出力する。
給電装置110からの給電光112が、光ファイバーケーブル200Aの一端201Aに入力され、給電光112は光ファイバー250A中を伝搬し、他端202Aから受電装置310に出力される。
短波長のレーザー波長をもった半導体は、バンドギャップが大きく光電変換効率が高いので、光給電の発電側及び受電側における光電変換効率が向上され、光給電効率が向上する。
そのためには、同半導体材料として、例えば、ダイヤモンド、酸化ガリウム、窒化アルミニウム、GaN等、レーザー波長(基本波)が200〜500nmのレーザー媒体の半導体材料を用いてもよい。
また、同半導体材料として、2.4eV以上のバンドギャップを有した半導体が適用される。
例えば、ダイヤモンド、酸化ガリウム、窒化アルミニウム、GaN等、バンドギャップ2.4〜6.2eVのレーザー媒体の半導体材料を用いてもよい。
なお、レーザー光は長波長ほど伝送効率が良く、短波長ほど光電変換効率が良い傾向にある。したがって、長距離伝送の場合には、レーザー波長(基本波)が500nmより大きいレーザー媒体の半導体材料を用いてもよい。また、光電変換効率を優先する場合には、レーザー波長(基本波)が200nmより小さいレーザー媒体の半導体材料を用いてもよい。
これらの半導体材料は、給電用半導体レーザー111及び光電変換素子311のいずれか一方に適用してもよい。給電側又は受電側における光電変換効率が向上され、光給電効率が向上する。
図2に示すように本実施形態の光ファイバー給電(PoF:Power over Fiber)システム1は、光ファイバーを介した給電システムと光通信システムとを含むものであり、給電装置(PSE:Power Sourcing Equipment)110を含む第1のデータ通信装置100と、光ファイバーケーブル200と、受電装置(PD:Powered Device)310を含む第2のデータ通信装置300とを備える。
給電装置110は、給電用半導体レーザー111を含む。第1のデータ通信装置100は、給電装置110のほか、データ通信を行う発信部120と、受信部130とを含む。第1のデータ通信装置100は、データ端末装置(DTE:Date Terminal Equipment)、中継器(Repeater)等に相当する。発信部120は、信号用半導体レーザー121と、モジュレーター122とを含む。受信部130は、信号用フォトダイオード131を含む。
給電用半導体レーザー111は、上記電源からの電力によりレーザー発振して給電光112を出力する。
受信部330の信号用フォトダイオード331は、光ファイバーケーブル200を通して伝送されてきた信号光125を電気信号に復調し、データ処理ユニット340に出力する。データ処理ユニット340は、当該電気信号によるデータをノードに送信し、その一方で当該ノードからデータを受信し、送信データ324としてモジュレーター322に出力する。
発信部320のモジュレーター322は、信号用半導体レーザー321からのレーザー光323を送信データ324に基づき変調して信号光325として出力する。
受信部130の信号用フォトダイオード131は、光ファイバーケーブル200を通して伝送されてきた信号光325を電気信号に復調し出力する。当該電気信号によるデータがノードに送信され、その一方で当該ノードからのデータが送信データ124とされる。
第2のデータ通信装置300からの信号光325が、光ファイバーケーブル200の他端202に入力され、コア210を伝搬し、一端201から第1のデータ通信装置100に出力される。
以上のように、光ファイバーケーブル200は、一端201が第1のデータ通信装置100に接続可能とされ、他端202が第2のデータ通信装置300に接続可能とされ、給電光112を伝送する。さらに本実施形態では、光ファイバーケーブル200は、信号光125,325を双方向伝送する。
次に、給電光のエネルギー制御手段が適用された光ファイバー給電システムについて説明する。
〔第3実施形態〕
図5は、給電光のエネルギー制御手段が適用された第3実施形態の光ファイバー給電システムを示す構成図である。図5中、上述したものと同一の構成要素については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図7は、給電光のエネルギー制御手段が適用された第4実施形態の光ファイバー給電システムを示す構成図である。図7中、上述したものと同一の構成要素については同一符号を付して詳細な説明を省略する。第4実施形態の光ファイバー給電システム1Dは、検出信号319を、信号光319Dに変換し、光ファイバー291Dを介して、受電装置310Dから給電装置110Dへ伝送するように構成される。光ファイバー291Dは、検出信号319の信号路に相当する。
図8は、給電光のエネルギー制御手段が適用された第5実施形態の光ファイバー給電システムを示す構成図である。図8中、上述したものと同一の構成要素については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
1 光ファイバー給電システム
1B 光ファイバー給電システム
1C 光ファイバー給電システム
1D 光ファイバー給電システム
1E 光ファイバー給電システム
100 第1のデータ通信装置
110 給電装置
110C 給電装置
110D 給電装置
111 給電用半導体レーザー(レーザー発振部)
112 給電光
114 信号入力部
114D 信号入力部
115 出力制御部
118 光電変換部
120 発信部
125 信号光
130 受信部
140 光入出力部
141 光コネクタ
200A 光ファイバーケーブル
200 光ファイバーケーブル
200B 光ファイバーケーブル
210 コア
220 クラッド
250A 光ファイバー
250 光ファイバー
250E 光ファイバー
260 光ファイバー
270 光ファイバー
291 メタル線
291D 光ファイバー
300 第2のデータ通信装置
310 受電装置
310C 受電装置
310D 受電装置
311 光電変換素子
313 電力線
314 信号出力部
314D 信号出力部
315 検出部
316 検出抵抗
317 アンプ
318 発光部
319 検出信号
319D 信号光(検出信号)
320 発信部
325 信号光
330 受信部
350 光入出力部
351 光コネクタ
380 負荷
382 被変調波
Claims (5)
- 給電光を電力に変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子から負荷へ送られる電力の大きさを検出する検出部と、
前記検出部の検出信号を装置外部へ出力する信号出力部と、
を備え、
前記検出信号は、前記負荷により出力される被変調波の包絡線を示す信号である受電装置。 - 請求項1に記載の受電装置と、
電力を給電光に変換して前記受電装置へ送るレーザー発振部、前記検出信号を装置外部から入力する信号入力部、並びに、入力された前記検出信号に基づいて前記レーザー発振部の出力を制御する出力制御部を有する給電装置と、
前記給電光が伝送される第1光ファイバーと、
前記検出信号が伝送される信号路と、
を備える光ファイバー給電システム。 - 前記信号路はメタル線である、
請求項2記載の光ファイバー給電システム。 - 前記信号路は、前記第1光ファイバーとは別の第2光ファイバーである、
請求項2記載の光ファイバー給電システム。 - 前記第1光ファイバーは、コアとクラッドとを含む複数の伝送路を有し、
前記信号路は、前記複数の伝送路のうち前記給電光の伝送路とは別の伝送路である、
請求項2記載の光ファイバー給電システム。
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