JP7326060B2 - 光ファイバー給電システム - Google Patents

Description

本開示は、光ファイバー給電システムに関する。

近時、電力を光（給電光と呼ばれる）に変換して伝送し、当該給電光を電気エネルギーに変換して電力として利用する光給電システムが研究されている。
特許文献１には、電気信号で変調された信号光、及び電力を供給するための給電光を発信する光発信機と、上記信号光を伝送するコア、上記コアの周囲に形成され上記コアより屈折率が小さく上記給電光を伝送する第１クラッド、及び上記第１クラッドの周囲に形成され上記第１クラッドより屈折率が小さい第２クラッド、を有する光ファイバーと、上記光ファイバーの第１クラッドで伝送された上記給電光を変換した電力で動作し、上記光ファイバーのコアで伝送された上記信号光を上記電気信号に変換する光受信機と、を備えた光通信装置が記載されている。

特開２０１０－１３５９８９号公報

光給電においては、より一層の光給電効率の向上が求められている。そのための一つとして、給電側及び受電側における光電変換効率の向上が求められている。

本開示の１つの態様の光ファイバー給電システムは、
電力によりレーザー発振して給電光を出力する半導体レーザーを含む給電装置と、
前記給電光を電力に変換する光電変換素子を含む受電装置と、
前記給電光を伝送する複数の光ファイバーケーブルと、
複数の前記光ファイバーケーブルを選択的に接続する光スイッチを含む複数の接続装置とを備え、
複数の前記光ファイバーケーブルと複数の前記接続装置とにより、少なくとも二以上の前記給電光の伝送経路が構成可能であり、
複数の前記接続装置は、前記給電光の伝送不良状態を検出する検出部と、前記検出部の検出結果を前記光ファイバーケーブルを通じて他の前記接続装置、前記給電装置又は前記受電装置に出力する出力部とを有し、
前記伝送不良状態を検出した検出部を有する複数の内で最も上流側となる前記接続装置の前記検出部の検出結果に応じて伝送不良箇所を特定し、当該伝送不良箇所を迂回する他の前記給電光の伝送系路を構成するように複数の前記接続装置の前記光スイッチを制御する制御装置を備えている。

本開示の１つの態様の光ファイバー給電システムによれば、光給電効率の向上を図ることが可能となる。

本開示の第１実施形態に係る光ファイバー給電システムの構成図である。 本開示の第２実施形態に係る光ファイバー給電システムの構成図である。 本開示の第２実施形態に係る光ファイバー給電システムの構成図であって、光コネクタ等を図示したものある。 本開示の他の一実施形態に係る光ファイバー給電システムの構成図である。 本開示の第２実施形態に係る光ファイバー給電システムにおいて給電光の伝送不良を検出する機能を有する構成例(1)の構成図である。 図５の構成例(1)における伝送不良発生時の状態の構成図である。 図５の構成例(1)における接続装置の構成図である。 接続装置の制御装置が行う給電光の伝送不良の検出時の処理のフローチャートである。 接続装置の制御装置が実行する給電光の伝送不良箇所を迂回する伝送経路を構成するための処理のフローチャートである。 構成例(2)における給電装置の構成図である。

以下に本開示の一実施形態につき図面を参照して説明する。

（１）システム概要
〔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。

給電装置１１０は電源に接続され、給電用半導体レーザー１１１等が電気駆動される。
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。

光ファイバーケーブル２００Ａは、一端２０１Ａが給電装置１１０に接続可能とされ、他端２０２Ａが受電装置３１０に接続可能とされ、給電光１１２を伝送する。
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。

光電変換素子３１１は、光ファイバーケーブル２００Ａを通して伝送されてきた給電光１１２を電力に変換する。光電変換素子３１１により変換された電力が、受電装置３１０内で必要な駆動電力とされる。さらに受電装置３１０は光電変換素子３１１により変換された電力を外部機器用に出力可能とされる。

給電用半導体レーザー１１１及び光電変換素子３１１の光‐電気間の変換効果を奏する半導体領域を構成する半導体材料が５００ｎｍ以下の短波長のレーザー波長をもった半導体とされる。
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。

〔第２実施形態〕
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光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。
なお、以下の説明では、原則として、既に説明された構成については同一の符号を付して、特に言及がない場合には既に説明された構成と同一の構成とする。
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。

光ファイバーケーブル２００は、信号光の伝送路を形成するコア２１０と、コア２１０の外周に配置され、給電光の伝送路を形成するクラッド２２０と有する光ファイバー２５０を含む。

受電装置３１０は、光電変換素子３１１を含む。第２のデータ通信装置３００は、受電装置３１０のほか、発信部３２０と、受信部３３０と、データ処理ユニット３４０とを含む。第２のデータ通信装置３００は、パワーエンドステーション(Power End Station)
等に相当する。発信部３２０は、信号用半導体レーザー３２１と、モジュレーター３２２とを含む。受信部３３０は、信号用フォトダイオード３３１を含む。データ処理ユニット３４０は、受信した信号を処理するユニットである。また、第２のデータ通信装置３００は、通信ネットワークにおけるノードである。または第２のデータ通信装置３００は、他のノードと通信するノードでもよい。

第１のデータ通信装置１００は電源に接続され、給電用半導体レーザー１１１、信号用半導体レーザー１２１と、モジュレーター１２２、信号用フォトダイオード１３１等が電気駆動される。また、第１のデータ通信装置１００は、通信ネットワークにおけるノードである。または第１のデータ通信装置１００は、他のノードと通信するノードでもよい。
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。

光電変換素子３１１は、光ファイバーケーブル２００を通して伝送されてきた給電光１１２を電力に変換する。光電変換素子３１１により変換された電力は、発信部３２０、受信部３３０及びデータ処理ユニット３４０の駆動電力、その他の第２のデータ通信装置３００内で必要となる駆動電力とされる。さらに第２のデータ通信装置３００は、光電変換素子３１１により変換された電力を外部機器用に出力可能とされていてもよい。

一方、発信部１２０のモジュレーター１２２は、信号用半導体レーザー１２１からのレーザー光１２３を送信データ１２４に基づき変調して信号光１２５として出力する。
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１のデータ通信装置１００からの給電光１１２及び信号光１２５が、光ファイバーケーブル２００の一端２０１に入力され、給電光１１２はクラッド２２０を伝搬し、信号光１２５はコア２１０を伝搬し、他端２０２から第２のデータ通信装置３００に出力される。
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。

なお、図３に示すように第１のデータ通信装置１００に光入出力部１４０とこれに付設された光コネクタ１４１が設けられる。また、第２のデータ通信装置３００に光入出力部３５０とこれに付設された光コネクタ３５１が設けられる。光ファイバーケーブル２００の一端２０１に設けられた光コネクタ２３０が光コネクタ１４１に接続する。光ファイバーケーブル２００の他端２０２に設けられた光コネクタ２４０が光コネクタ３５１に接続する。光入出力部１４０は、給電光１１２をクラッド２２０に導光し、信号光１２５をコア２１０に導光し、信号光３２５を受信部１３０に導光する。光入出力部３５０は、給電光１１２を受電装置３１０に導光し、信号光１２５を受信部３３０に導光し、信号光３２５をコア２１０に導光する。
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。

給電用半導体レーザー１１１及び光電変換素子３１１の光‐電気間の変換効果を奏する半導体領域を構成する半導体材料としては上記第１実施形態と同様のものが適用され、高い光給電効率が実現される。

なお、図４に示す光ファイバー給電システム１Ｂの光ファイバーケーブル２００Ｂのように、信号光を伝送する光ファイバー２６０と、給電光を伝送する光ファイバー２７０とを別々に設けてもよい。光ファイバーケーブル２００Ｂも複数本で構成してもよい。

（２）伝送不良を検出する構成について
［伝送不良検出機能を有する構成例(1)］
次に、給電光の伝送不良を検出する構成について図面を参照して説明する。
図５は前述した光ファイバー給電システム１において、給電光の伝送不良を検出する機能を有する構成例(1)を示し、図６は当該構成例(1)における伝送不良発生時の状態を示している。

この伝送不良検出機能を有する構成例(1)における光ファイバー給電システム１では、給電光１１２の伝送経路を複数本の光ファイバーケーブル２００ａ～２００ｇで構成し、各光ファイバーケーブル２００ａ～２００ｇを、給電用の光スイッチ４１０を含む複数の接続装置４００ａ～４００ｄにより選択可能に接続している。

上記光ファイバーケーブル２００ａ～２００ｇは、その配置以外については同一の構成なので、これらを区別して説明する必要がない場合には、「光ファイバーケーブル２００」と略記する（図７参照）。
また、同様に、上記接続装置４００ａ～４００ｄも配置以外は同一の構成なので、これらを区別して説明する必要がない場合には、「接続装置４００」と略記する（図７参照）。
なお、この伝送不良検出機能を有する構成例(1)では、第１のデータ通信装置１００と第２のデータ通信装置３００との間を少なくとも二以上の伝送経路で接続できれば良い。従って、この構成例(1)では、七本の光ファイバーケーブル２００ａ～２００ｇを四基の接続装置４００ａ～４００ｄで接続する構成を例示しているが、光ファイバーケーブル２００及び接続装置４００の個数は増減可能である。

第１のデータ通信装置１００と第２のデータ通信装置３００との間には、四本の光ファイバーケーブル２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄが三つの接続装置４００ａ，４００ｂ，４００ｃを介して直列接続状態で配置されている。
全ての光スイッチ４１０は、光ファイバーケーブル２００のクラッド２２０の端部を接続するポートを三つ備えており、三つのポートの内の二つのポートを選択的に光の伝送が可能となるように接続することができる。

各接続装置４００ａ，４００ｂ，４００ｃの光スイッチ４１０は、それぞれ二つのポートを使用して四本の光ファイバーケーブル２００ａ～２００ｄの直列接続を行っている。さらに、各接続装置４００ａ，４００ｂ，４００ｃの光スイッチ４１０の残りの一つのポートには、それぞれ他の光ファイバーケーブル２００ｅ～２００ｇの一端部が接続されており、これら三本の光ファイバーケーブル２００ｅ～２００ｇの他端部は、接続装置４００ｄの光スイッチ４１０の三つのポートに個別に接続されている。

第１のデータ通信装置１００と第２のデータ通信装置３００の間にこのような接続構成を構築したことにより、例えば、第１のデータ通信装置１００から第２のデータ通信装置３００への給電光１１２の伝送は、光ファイバーケーブル２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄからなる第一の伝送経路と、光ファイバーケーブル２００ａ，２００ｅ，２００ｇ，２００ｃ，２００ｄからなる第二の伝送経路と、光ファイバーケーブル２００ａ，２００ｂ，２００ｇ，２００ｆ，２００ｄからなる第三の伝送経路と、光ファイバーケーブル２００ａ，２００ｅ，２００ｆ，２００ｄからなる第四の伝送経路のいずれかを選択的に構成することができる。

従って、伝送不良検出機能を有する構成例(1)における光ファイバー給電システム１では、図６に示すように、例えば、いずれかの光ファイバーケーブル２００で伝送不良が生じた場合に（図６では光ファイバーケーブル２００ｃを例示）、伝送不良を迂回した別の伝送経路を利用して給電光１１２の伝送を行うことができる（図６では第四の伝送経路を例示）。

図７は各接続装置４００の構成を示すブロック図である。
各接続装置４００は、給電光１１２の光経路を切り替える前述した給電用の光スイッチ４１０と、信号光１２５，３２５及び後述する他の信号光の光経路を切り替える信号用の光スイッチ４２０と、光スイッチ４１０，４２０の切り替え制御を行う制御装置４３３と、光ファイバーケーブル２００の端部から信号光１２５，３２５及び他の信号光（以下、信号光等という）の一部を取り出すビームスプリッター４５１と、ビームスプリッター４５１によって取り出された一部の信号光等を受光する信号用フォトダイオード４５２とを備えている。
さらに、各接続装置４００は、光ファイバーケーブル２００の端部から給電光１１２の一部を取り出すビームスプリッター４３１と、ビームスプリッター４３１によって取り出された一部の給電光１１２を受光する光電変換素子４３２と、信号用半導体レーザー４４３と、制御装置４３３の制御によりレーザー光を変調するモジュレーター４４２と、変調された他の信号光を信号光１２５，３２５と同じ伝送経路上に出力するビームスプリッター４４１とを備えている。
なお、上記ビームスプリッター４３１及び光電変換素子４３２は、給電光１１２の伝送不良状態を検出する検出部を構成する。

信号用の光スイッチ４２０は、給電用の光スイッチ４１０と同様に、光ファイバーケーブル２００のコア２１０の端部を接続するポートを三つ備えており、三つのポートの内の二つのポートを選択的に光の伝送が可能となるように接続することができる。
なお、給電用の光スイッチ４１０と信号用の光スイッチ４２０とは、いずれも同じ光ファイバーケーブル２００同士を接続するように制御装置４３３に制御される。

上記ビームスプリッター４３１は、伝送経路の途中で給電光１１２の一部を取り出し、光電変換素子４３２に入力する。光電変換素子４３２は、入力された一部の給電光１１２の光強度を検出して制御装置４３３に入力する。
また、光電変換素子４３２は、給電光１１２の入射により接続装置４００の各構成に電源供給を行う構成を付加しても良い。これにより、各接続装置４００には電源を不要とすることができる。

ビームスプリッター４５１は、第１のデータ通信装置１００側に向かう信号光等の一部と第２のデータ通信装置３００側に向かう信号光等の一部とを取り出し、信号用フォトダイオード４５２に入力する。信号用フォトダイオード４５２は、ビームスプリッター４５１から入力された信号光等を電気信号に復調して制御装置４３３に入力する。

信号用半導体レーザー４４３はレーザー光を出力し、制御装置４３３によって制御されたモジュレーター４４２により変調されて他の信号光となってビームスプリッター４４１に入力される。
ビームスプリッター４４１は、信号光１２５，３２５と同じ伝送経路上で他の信号光を第１のデータ通信装置１００側と第２のデータ通信装置３００側とに送出する。
なお、信号用半導体レーザー４４３、モジュレーター４４２及びビームスプリッター４４１は、検出部の検出結果を外部に出力する出力部を構成する。

制御装置４３３は、給電光１１２の光強度から給電光１１２の伝送不良状態の有無を判定して判定結果を外部に出力する第一の処理と、各接続装置４００からの伝送不良状態の有無の判定結果から伝送不良箇所を迂回する伝送経路を構成するための各接続装置４００の光スイッチ４１０に対するポート接続状態の指令を外部に出力する第二の処理と、当該ポート接続状態の指令に従って、光スイッチ４１０及び４２０のポート接続を切り替える制御を行う第三の処理とを実行する。
制御装置４３３は、マイクロコンピュータから構成されてもよいし、アナログ回路又はデジタル回路を利用したシーケンサから構成されてもよい。

制御装置４３３は、第一の処理のために、光電変換素子４３２によって検出される給電光１１２の光強度から当該接続装置４００の上流側（第１のデータ通信装置１００側）の給電光１１２の伝送不良状態の有無を判定する。即ち、接続装置４００の上流側で伝送不良状態が発生すると、給電光１１２の検出光強度は低下を生じる。従って、制御装置４３３に、予め定めた閾値の記憶部を設け、当該閾値と給電光１１２の検出光強度を比較することで伝送不良状態の有無を判定することができる。

さらに、制御装置４３３は、信号用半導体レーザー４４３及びモジュレーター４４２を通じて他の信号光を形成し、判定結果を外部（他の接続装置４００，第１及び第２のデータ通信装置１００，３００）に出力する。
このとき、制御装置４３３は、他の信号光に、判定を行ったのがいずれの接続装置４００であるかを示す送信元情報と判定結果情報とを含ませて外部に出力する。これにより、他の信号光を受信した他の接続装置４００，第１及び第２のデータ通信装置１００，３００は、特定の接続装置４００よりも上流側となる範囲が正常状態又は伝送不良状態であるかを認識することができる。

さらに、制御装置４３３は、第二の処理のために、自機以外の接続装置４００における判定結果情報を他機の接続装置４００からの他の信号光から取得する。
即ち、制御装置４３３は、現在、選択されている第一～第四のいずれかの伝送経路を構成する他の全ての接続装置４００から判定結果情報を、信号用フォトダイオード４５２を通じて受信し、自機を含めた全ての判定結果情報を収集する。
そして、制御装置４３３は、現在の伝送経路を構成する全ての接続装置４００の内で、判定結果が伝送不良状態である最も上流側の接続装置４００の上流側に接続された光ファイバーケーブル２００が伝送不良箇所であると特定することができる。
さらに、伝送不良が生じている光ファイバーケーブル２００が特定されると、制御装置４３３は、当該光ファイバーケーブル２００を含まない伝送経路を第一～第四の伝送経路の中から選択する。なお、制御装置４３３は、伝送経路の選択において、伝送不良の発生の有無にかかわらず、常に、伝送経路の経路長がより短いものを優先的に選択するように構成することが好ましい。また、第一～第四の伝送経路の優先順位を予め決めておいてもよい。

なお、伝送不良の程度によっては、給電光１１２や信号光等が完全に途絶えてしまう場合がある。その場合には、他の接続装置４００から判定結果情報を収集する際に、現在の伝送経路に含まれた接続装置４００であって、判定結果情報を含む他の信号光を得ることができなかった接続装置４００については、伝送不良状態にあるものと見なす処理を行う。これにより、伝送不良箇所である光ファイバーケーブル２００を特定することができる。

そして、制御装置４３３は、選択した伝送経路を構成するために各接続装置４００ａ～４００ｄの光スイッチ４１０のポート接続状態（三つのポートのいずれといずれを接続するか）を切り替える指令を出力する。
即ち、制御装置４３３は、信号用半導体レーザー４４３及びモジュレーター４４２を通じて他の信号光を形成し、上記ポート接続状態の指令を外部（他の接続装置４００，第１及び第２のデータ通信装置１００，３００）に出力する。

また、制御装置４３３は、第三の処理のために、伝送不良箇所を迂回する伝送経路を構成するためのポート接続状態の指令を自己で生成した場合、又は、他の接続装置４００から信号用フォトダイオード４５２を通じて伝送不良箇所を迂回する伝送経路を構成するためのポート接続状態の指令を受信した場合に、当該指令に従って、光スイッチ４１０及び４２０のポート接続を切り替える制御を実行する。
同様にして、他の接続装置４００でも、制御装置４３３が、伝送不良箇所を迂回する伝送経路を構成するためのポート接続状態の指令に従って、光スイッチ４１０及び４２０のポート接続を切り替える制御を実行することにより、伝送不良箇所を迂回する伝送経路が構成される。

なお、この給電光の伝送不良を検出する機能を有する構成例(1)における光ファイバー給電システム１では、全ての接続装置４００が、上記第一～第三の処理を実行可能な制御装置４３３を備えるので、システム１内で複数の接続装置４００の制御装置４３３が並行して、伝送不良が生じている光ファイバーケーブル２００を特定し、伝送不良箇所を迂回する伝送経路を選択し、当該伝送経路を構成するためのポート接続状態の指令を外部に送信することになる。
しかしながら、各接続装置４００が受信する判定結果情報を含む他の信号光は、いずれも同一となるので、各接続装置４００が出力する伝送不良箇所を迂回する伝送経路を構成するためのポート接続状態の指令も同じ内容となるので、適正に伝送不良箇所を迂回する伝送経路を構成することが可能である。

図８は各接続装置４００の制御装置４３３が実行する給電光１１２の伝送不良の検出時の処理（第一の処理）を示すフローチャートである。この処理は、短周期的に常に繰り返し実行される。
図示のように、制御装置４３３は、給電時において、光電変換素子４３２が受光する一部の給電光１１２の光強度を検出し（ステップＳ１）、その検出光強度を予め記憶された閾値と比較する（ステップＳ３）。

そして、一部の給電光１１２の検出光強度が閾値以上である場合には、制御装置４３３は、信号用半導体レーザー４４３及びモジュレーター４４２を通じて他の信号光を形成し、自機を示す送信元情報と給電光１１２の伝送が正常であることを示す判定結果情報とを含ませて外部に出力する（ステップＳ５）。
また、一部の給電光１１２の検出光強度が閾値に満たない場合には、制御装置４３３は、信号光に送信元情報と給電光１１２の伝送不良状態であることを示す判定結果情報とを含ませて外部に出力する（ステップＳ７）。

図９は各接続装置４００の制御装置４３３が実行する給電光１１２の伝送不良箇所を迂回する伝送経路を構成するための処理（第二の処理）を示すフローチャートである。
各接続装置４００の制御装置４３３は、信号用フォトダイオード４５２を通じて他の接続装置４００から出力された送信元情報と判定結果情報を取得する。
そして、現在の伝送経路に含まれる全ての接続装置４００の判定結果情報を参照し、伝送不良が存在するか否かを判定する（ステップＳ１１）。このとき、送信元情報及び判定結果情報が得られない接続装置４００については、伝送不良と見なす。

伝送不良の接続装置４００が存在しない場合には、ステップＳ１１の処理を繰り返し実行し、伝送不良の接続装置４００が存在する場合には、その中で最上流側（第１のデータ通信装置側）となる接続装置４００を特定する（ステップＳ１３）。
そして、最上流側の接続装置４００のさらに上流側に接続された光ファイバーケーブル２００を伝送不良箇所と特定する（ステップＳ１５）。

次いで、制御装置４３３は、伝送不良箇所となる光ファイバーケーブル２００を通らない伝送経路を四つの伝送経路の中から選択し、必要な場合には伝送距離や優先順位等を考慮して、迂回可能な一つの伝送経路を決定する（ステップＳ１７）。
そして、決定した伝送経路を構成するために各接続装置４００ａ～４００ｄの光スイッチ４１０のポート接続状態を切り替える指令を信号用半導体レーザー４４３及びモジュレーター４４２を通じて外部に出力する（ステップＳ１９）。

これにより、各接続装置４００では、信号用フォトダイオード４５２を通じて複数の他の接続装置４００からのポート接続状態を切り替える指令を受信するが、各接続装置４００の制御装置４３３は、いずれも共通するアルゴリズムで伝送経路を決定するので、同一内容の指令を受信する。このため、いずれかの指令に従う。

なお、各接続装置４００からポート接続状態を切り替える指令を受信するので、制御装置４３３は、これらの指令が同一であるか否かを判定する確認処理を行っても良い。その場合、同一であれば次の処理を進め、同一ではない場合には、何らかの異常が発生したものとして、各接続装置４００にエラーを報知する処理を行っても良い。

そして、制御装置４３３は、ポート接続状態を切り替える指令の中から自機の接続装置４００の光スイッチ４１０，４２０に対する指令を抽出し、当該指令に従って、光スイッチ４１０，４２０のポート接続が行われるように制御する。
そして、各接続装置４００ａ～４００ｄは、各々の光スイッチ４１０のポート接続状態を適宜切り替える制御を行い、伝送不良箇所の位置を迂回することが可能な伝送経路を構成する。

このように、伝送不良検出機能を有する構成例(1)の光ファイバー給電システム１では、接続装置４００が、給電光１１２の伝送不良状態を検出する検出部と検出結果を外部に出力する出力部としての構成を備え、制御装置４３３が、複数の接続装置４００の伝送不良状態の検出結果に応じて伝送不良箇所を特定し、当該伝送不良箇所を迂回する他の給電光の伝送系路を構成するように、ポート接続状態を切り替える指令を出力して複数の接続装置４００の光スイッチを制御している。
このため、ある給電光の伝送経路で伝送不良が発生した場合でも迂回して新たな伝送経路で給電光１１２を伝送することができる。
これにより、伝送不良箇所によって給電光１１２が伝送できない状態が生じても、速やかに回復することができ、より高い効率で電力を供給することが可能となる。

また、上記光ファイバー給電システム１では、各接続装置４００は、給電光１１２の光強度から伝送不良状態を検出しているので、容易な構成により安定的に伝送不良を検出することが可能となる。

また、上記光ファイバー給電システム１では、接続装置４００が、光ファイバーケーブル２００を通じて伝送不良の検出結果を外部に出力しているので、光ファイバー給電システム１が備える通信機能を利用して、各光スイッチ４１０を制御することが可能となる。従って、システムの複雑化を回避し、少ない資源でシステムを構築すること可能となる。

また、上記光ファイバー給電システム１では、伝送不良箇所を迂回する他の給電光の伝送系路を構成するように複数の接続装置４００の光スイッチ４１０を制御する制御装置４３３を、光スイッチ４１０を備える接続装置４００に設けたので、伝送不良が生じて、通信の困難が生じた場合であっても、接続装置４００は自律的に判断し、少なくとも自機の光スイッチ４１０だけは適正に作動させることが可能となる。
さらに、上記光ファイバー給電システム１において、全ての接続装置４００が上記制御装置４３３を備える構成とした場合には、全ての接続装置４００が自律的に光スイッチ４１０を切り替えることができるので、伝送不良で相互の通信も困難な状況に陥っても、迂回する伝送経路を構成することができ、復旧をより適正に行うことができ、システムの信頼性を向上させることが可能となる。

［伝送不良検出機能を有する構成例(2)］
前述した光ファイバー給電システム１の伝送不良検出機能を有する構成例(1)では、各接続装置４００の制御装置４３３が、伝送不良状態の有無の判定結果を外部に出力する第一の処理と、伝送不良箇所を迂回する伝送経路を決定してそのポート接続状態の指令を外部に出力する第二の処理と、光スイッチ４１０及び４２０のポート接続を切り替える制御を行う第三の処理とを実行する例を示したが、第二の処理については、第１のデータ通信装置１００が行う構成としても良い。

このように、第１のデータ通信装置１００が第二の処理を行う制御装置１５１を備える伝送不良検出機能を有する構成例(2)について、図１０のブロック図に基づいて説明する。
なお、この構成例(2)では、第１のデータ通信装置１００が制御装置１５１を備える点と各接続装置４００の制御装置４３３が第二の処理を行わない構成とする点以外は、前述した光ファイバー給電システム１の伝送不良検出機能を有する構成例(1)と同一の構成である。

第１のデータ通信装置１００の制御装置１５１は、受信部１３０の信号用フォトダイオード１３１から他の信号光に含まれる各接続装置４００の送信元情報及び伝送不良の有無を示した判定結果情報を取得することができる。
そして、制御装置１５１は、第二の処理として、現在、選択されている第一～第四のいずれかの伝送経路を構成する全ての接続装置４００から判定結果情報を、信号用フォトダイオード１３１を通じて収集する。
さらに、制御装置１５１は、現在の伝送経路を構成する全ての接続装置４００の内で、判定結果が伝送不良状態である最も上流側の接続装置４００の上流側に接続された光ファイバーケーブル２００が伝送不良箇所であると特定し、経路長の短さや各電層経路の優先順位を考慮して、伝送不良が生じている光ファイバーケーブル２００を含まない伝送経路を選択する。
そして、制御装置１５１は、発信部１２０のモジュレーター１２２を制御して、選択した伝送経路を構成するために各接続装置４００ａ～４００ｄの光スイッチ４１０のポート接続状態を切り替える指令を他の通信光として出力し、各接続装置４００に送信する。このように、制御装置１５１は、選択した伝送経路を構成する各接続装置４００ａ～４００ｄに光スイッチ４１０のポート接続状態を切り替える指令を送信することにより、間接的に各光スイッチ４１０を制御しているといえる。
なお、制御装置１５１は、マイクロコンピュータから構成されてもよいし、アナログ回路又はデジタル回路を利用したシーケンサから構成されてもよい。

このように、第１のデータ通信装置１００に第二の処理を行う制御装置１５１を設けた場合には、各接続装置４００で第二の処理を行う必要がなくなるので、システム構成を簡略化することが可能となる。
また，各接続装置４００からではなく、第１のデータ通信装置１００からのみ、ポート接続状態を切り替える指令が出力されるので、通信時の渋滞を低減し、良好な通信を維持することが可能となる。

［伝送不良検出機能を有する構成例(3)］
前述した光ファイバー給電システム１の伝送不良検出機能を有する構成例(1)の制御装置４３３が行う第二の処理は、第２のデータ通信装置３００が有する制御装置としてのデータ処理ユニット３４０が行う構成としても良い。
この場合、各接続装置４００の制御装置４３３が第二の処理を行わない構成とする点以外は、光ファイバー給電システム１は図２に示す構成と同じである。

第２のデータ通信装置３００のデータ処理ユニット３４０は、受信部３３０の信号用フォトダイオード３３１から他の信号光に含まれる各接続装置４００の送信元情報及び伝送不良の有無を示した判定結果情報を取得し、伝送不良状態である光ファイバーケーブル２００を特定し、これを迂回するための伝送経路を選択する。
そして、データ処理ユニット３４０は、発信部３２０のモジュレーター３２２を制御して、選択した伝送経路を構成するために各接続装置４００ａ～４００ｄの光スイッチ４１０のポート接続状態を切り替える指令を他の通信光として出力し、各接続装置４００に送信する。この場合も、データ処理ユニット３４０は、選択した伝送経路を構成する各接続装置４００ａ～４００ｄに光スイッチ４１０のポート接続状態を切り替える指令を送信することにより、間接的に各光スイッチ４１０を制御しているといえる。

このように、第２のデータ通信装置３００のデータ処理ユニット３４０が第二の処理を行う構成とした場合も、システム構成を簡略化し、通信時の渋滞を低減し、良好な通信を維持することが可能となる。

以上本開示の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として示したものであり、この他の様々な形態で実施が可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の省略、置き換え、変更を行うことができる。

例えば、伝送不良検出機能を有する構成例(1)～(3)では、伝送不良検出機能を有する構成を光ファイバー給電システム１に適用した例を示しているが、これらと同じように、伝送不良検出機能を有する構成を光ファイバー給電システム１Ｂにも適用することが可能である。

また、伝送不良検出機能を有する構成例(1)では、全ての接続装置４００の制御装置４３３が第二の処理を実行する例を示したが、一部の接続装置４００の制御装置４３３のみが第二の処理を実行する構成としても良い。
この場合、給電光１１２の第一～第四の伝送経路の全てに含まれる接続装置４００ａ又は４００ｃの制御装置４３３が第二の処理を実行する構成とすることが好ましい。また、より上流側に位置する接続装置４００ａの制御装置４３３が第二の処理を実行する構成とすることがより好ましい。

また、伝送不良検出機能を有する構成例(1)～(3)では、伝送不良検出機能を有する構成を、一つの第１のデータ通信装置１００から一つの第２のデータ通信装置３００に給電を行う光ファイバー給電システム１に適用した例を示しているが、これに限られない。
例えば、一つの第１のデータ通信装置１００から複数の第２のデータ通信装置３００に給電を行う光ファイバー給電システムに適用しても良い。その場合、第１のデータ通信装置１００から複数の第２のデータ通信装置３００に対して分岐して給電光１１２の伝送経路が構成されるので、一つの第２のデータ通信装置３００に対する給電光１１２の伝送経路に伝送不良箇所が発生した場合でも、他の第２のデータ通信装置３００に対する給電光１１２の伝送経路を迂回させることができ、迂回させるための専用の伝送経路を用意する必要がなくなり、構成の簡易化、省資源化を図ることが可能である。

１，１Ａ，１Ｂ 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
１１１ 給電用半導体レーザー
１１２ 給電光
１２０ 発信部
１２１ 信号用半導体レーザー
１２２ モジュレーター
１２３ レーザー光
１２４ 送信データ
１２５ 信号光
１３０ 受信部
１３１ 信号用フォトダイオード
１４０ 光入出力部
１４１ 光コネクタ
１５１ 制御装置
２００，２００Ａ，２００Ｂ，２００ａ～２００ｇ 光ファイバーケーブル
２１０ コア
２２０ クラッド
２３０，２４０ 光コネクタ
２５０，２５０Ａ，２６０，２７０ 光ファイバー
３００ 第２のデータ通信装置
３１０ 受電装置
３１１ 光電変換素子
３２０ 発信部
３２１ 信号用半導体レーザー
３２２ モジュレーター
３２３ レーザー光
３２４ 送信データ
３２５ 信号光
３３０ 受信部
３３１ 信号用フォトダイオード
３４０ データ処理ユニット
３５０ 光入出力部
３５１ 光コネクタ
４００，４００ａ～４００ｄ 接続装置
４１０，４２０ 光スイッチ
４３１ ビームスプリッター（検出部）
４３２ 光電変換素子（検出部）
４３３ 制御装置
４４１ ビームスプリッター（出力部）
４４２ モジュレーター（出力部）
４４３ 信号用半導体レーザー（出力部）

Claims (9)

1. 電力によりレーザー発振して給電光を出力する半導体レーザーを含む給電装置と、
   前記給電光を電力に変換する光電変換素子を含む受電装置と、
   前記給電光を伝送する複数の光ファイバーケーブルと、
   複数の前記光ファイバーケーブルを選択的に接続する光スイッチを含む複数の接続装置とを備え、
   複数の前記光ファイバーケーブルと複数の前記接続装置とにより、少なくとも二以上の前記給電光の伝送経路が構成可能であり、
   複数の前記接続装置は、前記給電光の伝送不良状態を検出する検出部と、前記検出部の検出結果を前記光ファイバーケーブルを通じて他の前記接続装置、前記給電装置又は前記受電装置に出力する出力部とを有し、
   前記伝送不良状態を検出した検出部を有する複数の内で最も上流側となる前記接続装置の前記検出部の検出結果に応じて伝送不良箇所を特定し、当該伝送不良箇所を迂回する他の前記給電光の伝送系路を構成するように複数の前記接続装置の前記光スイッチを制御する制御装置を備える光ファイバー給電システム。
2. 前記検出部は、前記給電光の光強度から伝送不良状態を検出する請求項１に記載の光ファイバー給電システム。
3. 複数の前記接続装置の前記出力部は、前記光ファイバーケーブルを通じて、前記検出部の検出結果を外部に出力する請求項１又は２に記載の光ファイバー給電システム。
4. 前記制御装置は、前記給電装置に設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載の光ファイバー給電システム。
5. 前記制御装置は、前記受電装置に設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載の光ファイバー給電システム。
6. 前記制御装置は、いずれかの前記接続装置に設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載の光ファイバー給電システム。
7. 前記制御装置は、全ての前記接続装置に設けられている請求項６に記載の光ファイバー給電システム。
8. 前記半導体レーザーの光‐電気間の変換効果を奏する半導体領域を構成する半導体材料が、レーザー波長５００ｎｍ以下のレーザー媒体とされた請求項１から７のいずれか一項に記載の光ファイバー給電システム。
9. 前記光電変換素子の光‐電気間の変換効果を奏する半導体領域を構成する半導体材料が、レーザー波長５００ｎｍ以下のレーザー媒体とされた請求項１から８のいずれか一項に記載の光ファイバー給電システム。

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