JPWO2020032148A1 - 光パワー伝送装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施形態1に係る光パワー伝送装置の概略構成を示す模式図である。光パワー伝送装置100は、発光ユニット10と、光ファイバ20と、受光ユニット30と、エネルギー供給手段である駆動装置40と、を備えている。
実施例として、実施形態1に係る光パワー伝送装置100と同様の構成の光パワー伝送装置を作製し、半導体光増幅器に駆動電流を供給してその特性を測定した。また、比較例として、図3に示す光パワー伝送装置200と同様の構成の光パワー伝送装置を作製し、半導体光増幅器に駆動電流を供給してその特性を測定した。光パワー伝送装置200は、光パワー伝送装置100の受光ユニット30を、受光ユニット30から反射鏡32を削除した構成の受光ユニット230に置き換えたものである。
図6は、実施形態2に係る光パワー伝送装置の概略構成を示す模式図である。光パワー伝送装置100Aは、図1に示す光パワー伝送装置100の構成において、受光ユニット30を受光ユニット30Aに置き換えた構成を有する。
図7は、実施形態3に係る光パワー伝送装置の概略構成を示す模式図である。光パワー伝送装置100Bは、図1に示す光パワー伝送装置100の構成において、発光ユニット10を発光ユニット10Bに置き換え、光ファイバ20を光ファイバ20Bに置き換え、受光ユニット30を受光ユニット30Bに置き換えた構成を有する。
実施形態4として、光ファイバで伝送した光パワーを電気に変換することなく、光のまま利用する光パワー伝送装置について説明する。図8は、実施形態4に係る光パワー伝送装置の概略構成を示す模式図である。光パワー伝送装置100Cは、図7に示す光パワー伝送装置100Bの構成において、発光ユニット10Bを発光ユニット10Cに置き換え、受光ユニット30Bを受光ユニット30Cに置き換えた構成を有する。
実施形態5として、光ファイバで伝送した光パワーを電気に変換することなく、光のまま利用する光パワー伝送装置について説明する。図9は、実施形態5に係る光パワー伝送装置の概略構成を示す模式図である。光パワー伝送装置100Dは、図1に示す光パワー伝送装置100の構成において、発光ユニット10を発光ユニット10Dに置き換え、受光ユニット30を受光ユニット30Dに置き換え、さらにヘッドライトユニット50を追加した構成を有する。光パワー伝送装置100Dは、自動車のレーザヘッドライトに適用されるものである。レーザヘッドライトは、光のスポットサイズを小さくでき、高輝度照明が可能であり、数百m遠方まで明るく照らすことができるという利点がある。
11、11B、11C、11D 半導体光増幅器
12、12C、12D、32、32D、52、54 反射鏡
13、13C、13D 低反射膜
14、36a、36b レンズ、
15、31、31C、31D、51 筐体
20、20B 光ファイバ
21、34 コネクタ
30、30A、30B、30C、30D 受光ユニット
31a、31Ca コネクタ接続部
32B VBG
33、33B 受光モジュール
33a 受光素子
33b 出力端子
35 FBG
35a コア
35b クラッド
37 マイクロチップ
38a、38b 反射膜
39 出力窓
40 駆動装置
50 ヘッドライトユニット
53 発光部
55 投射レンズ
100、100A、100B、100C、100D 光パワー伝送装置
DC1 駆動電流
F フレーム
G グレーティング
L1、L3、L4、L5、L6 レーザ光
L2 光
L7 白色光
LC1、LC2、LC3、LC4、LC5、LC6 レーザ共振器
Claims (16)
- 第1光利得発生手段と第1光反射手段とを備える発光ユニットと、
光ファイバと、
第2光反射手段と、
受光手段と、
を備え、
前記第2光反射手段は、前記光ファイバよりも受光手段側に配置され、
前記第1光反射手段と前記第2光反射手段との間に、前記第1光利得発生手段と前記光ファイバとが光学的に接続されることによって第1レーザ共振器を構成しており、
前記第1レーザ共振器で発生した第1レーザ光が前記受光手段に入射するように構成されていることを特徴とする光パワー伝送装置。 - 前記第2光反射手段と前記受光手段は、互いに固定されて受光ユニットを構成していることを特徴とする請求項1に記載の光パワー伝送装置。
- エネルギーを前記第1光利得発生手段に供給するエネルギー供給手段を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光パワー伝送装置。
- 前記光ファイバは、前記第2光反射手段に対して、光学的な結合が解除し得るように、構成されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一つに記載の光パワー伝送装置。
- 前記光ファイバは前記受光ユニット側に第1の固定部を有し、
前記受光ユニットは第2の固定部を有し、
前記第1の固定部は、前記光ファイバと前記第2光反射手段とを光学的に接続可能とする所定の位置に設置された第2の固定部と、着脱可能に接続されることを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか一つに記載の光パワー伝送装置。 - 前記エネルギー供給手段は、前記第1光反射手段と前記光ファイバと前記第2光反射手段とが光学的接続をされている状態では前記レーザ発振が起こり、前記光学的接続が解除された場合は前記レーザ発振が起こらない範囲の値のエネルギーを前記第1光利得発生手段に供給するよう設定されていることを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか一つに記載の光パワー伝送装置。
- 前記第1光利得発生手段は半導体光増幅器であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一つに記載の光パワー伝送装置。
- 前記受光手段は、前記第1レーザ共振器から出力された前記第1レーザ光を受光し、電流に変換する光電変換素子であることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一つに記載の光パワー伝送装置。
- 前記光電変換素子は、シリコン(Si)を主成分とする半導体材料を含むことを特徴とする請求項8に記載の光パワー伝送装置。
- 前記光電変換素子は、ガリウム砒素(GaAs)と格子整合する半導体材料を含むことを特徴とする請求項8に記載の光パワー伝送装置。
- 前記光電変換素子は、インジウム燐(InP)と格子整合する半導体材料を含むことを特徴とする請求項8に記載の光パワー伝送装置。
- 前記受光ユニットは、第2レーザ共振器と、前記第2レーザ共振器内に配置されており、エネルギーを供給されることで光利得を発生する第2光利得発生手段と、を備え、
前記第2光利得発生手段は、前記第1レーザ光を受光して光利得を発生し、
前記第2レーザ共振器によってレーザ発振が起こり、当該レーザ発振によって発生した第2レーザ光が前記第2レーザ共振器から出力するように構成されていることを特徴とする請求項2から請求項7のいずれか一つに記載の光パワー伝送装置。 - 前記第2光利得発生手段は、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)を含む光学材料で構成されていることを特徴とする請求項12に記載の光パワー伝送装置。
- 前記第2光利得発生手段は、ガリウム砒素(GaAs)と格子整合する半導体材料を含むことを特徴とする請求項12に記載の光パワー伝送装置。
- 前記第2光利得発生手段は、インジウム燐(InP)と格子整合する半導体材料を含むことを特徴とする請求項12に記載の光パワー伝送装置。
- 前記受光手段は、前記第1レーザ共振器から出力された前記第1レーザ光を吸収し、当該第1レーザ光とは波長が異なる光を発光する発光手段であることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一つに記載の光パワー伝送装置。
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