CN112054846A - 光电适配器以及能够输入输出电力的光传输电缆 - Google Patents

光电适配器以及能够输入输出电力的光传输电缆 Download PDF

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Abstract

提供一种光电适配器以及能够输入输出电力的光传输电缆。在电气设备间容易导入光供电系统。光电适配器具有：供电设备，包含通过电力进行激光振荡来输出供电光的半导体激光器；光连接器连接部，设为连接光连接器；和电连接器，设为与电气设备的电连接器连接部连接，供电设备经由电连接器从电气设备接受电力供给而进行驱动，将供电光从光连接器连接部输出。受电侧的光电适配器具有：受电设备，包含将供电光变换成电力的光电变换元件；光连接器连接部，设为连接光连接器；和电连接器，设为与电气设备的电连接器连接部连接，受电设备从光连接器连接部接受供电光供给，将供电光变换成电力，将电力从电连接器输出。或者将以上结构一体化为光传输电缆。

Description

光电适配器以及能够输入输出电力的光传输电缆
技术领域
本公开涉及一种光供电。
背景技术
近来，研究一种光供电系统，其将电力变换成光(称为供电光)来传输，并将该供电光变换成电能，作为电力来利用。
在专利文献1中，记载了一种光通信装置，其具备：光发射机，对在电信号下调制而得的信号光、以及用于供给电力的供电光进行发射；光纤，其具有传输上述信号光的纤芯、在上述纤芯的周围形成且折射率比上述纤芯小且传输上述供电光的第1包层、以及在上述第1包层的周围形成且折射率比上述第1包层小的第2包层；以及光接收机，在将利用上述光纤的第1包层传输的上述供电光进行变换而得的电力下进行动作，并将利用上述光纤的纤芯传输的上述信号光变换成上述电信号。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-135989号公报
发明内容
-发明要解决的课题-
然而，针对现有的具有电连接部而不具有光连接部的电气设备，无法连接光纤电缆，无法导入光供电系统。
-用于解决课题的手段-
本公开的一个方式的光电适配器具有：供电设备，其包含通过电力进行激光振荡来输出供电光的半导体激光器；光连接器连接部，其设为能够连接光连接器；以及电连接器，其设为能够与电气设备的电连接器连接部连接，所述供电设备经由所述电连接器从所述电气设备接受所述电力的供给而进行驱动，并将供电光从所述光连接器连接部输出。
此外，本公开的一个方式的光电适配器具有：受电设备，其包含将供电光变换成电力的光电变换元件；光连接器连接部，其设为能够连接光连接器；以及电连接器，其设为能够与电气设备的电连接器连接部连接，所述受电设备从所述光连接器连接部接受供电光的供给，将该供电光变换成电力，并将该电力从所述电连接器输出。
此外，本公开的一个方式的能够输入输出电力的光传输电缆在两端分别具有电连接器，并在中间具有光纤，在一端具有包含半导体激光器的供电设备，所述半导体激光器通过经由该一端的电连接器而输入的电力进行激光振荡，将供电光输出给所述光纤，在另一端具有受电设备，所述受电设备包含将经由所述光纤而传输的供电光变换成电力的光电变换元件，并将该电力从该另一端的电连接器输出。
-发明效果-
通过使用本公开的一个方式的光电适配器或者能够输入输出电力的光传输电缆，能够容易地在电气设备间导入光供电系统。
附图说明
图1是本公开的第1实施方式所涉及的光纤供电系统的结构图。
图2是本公开的第2实施方式所涉及的光纤供电系统的结构图。
图3是本公开的第2实施方式所涉及的光纤供电系统的结构图，图示了光连接器等。
图4是本公开的另一实施方式所涉及的光纤供电系统的结构图。
图5是表示使用了光电适配器的两个电气设备间的光纤供电系统的示意图，示出了连接前的系统结构。
图6是表示使用了光电适配器的两个电气设备间的光纤供电系统的示意图，示出了连接了的系统结构。
图7是表示使用了能够输入输出电力的光传输电缆的两个电气设备间的光纤供电系统的示意图，示出了连接前的系统结构。
图8是表示使用了能够输入输出电力的光传输电缆的两个电气设备间的光纤供电系统的示意图，示出了连接了的系统结构。
-符号说明-
1A 光纤供电系统(光供电系统)
1 光纤供电系统(光供电系统)
1B 光纤供电系统(光供电系统)
100 第1数据通信装置
110 供电设备
111 供电用半导体激光器
112 供电光
120 发射部
125 信号光
130 接收部
140 光输入输出部
141 光连接器
200A 光纤电缆
200 光纤电缆
200B 光纤电缆
210 纤芯
220 包层
250A 光纤
250 光纤
260 光纤
270 光纤
300 第2数据通信装置
310 受电设备
311 光电变换元件
320 发射部
325 信号光
330 接收部
350 光输入输出部
351 光连接器
500 光电适配器
700 光电适配器
900 能够输入输出电力的光传输电缆。
具体实施方式
以下，参照附图说明本公开的一实施方式。
(1)系统概要
〔第1实施方式〕
如图1所示那样，本实施方式的光纤供电(PoF：Power over Fiber)系统1A具备：供电设备(PSE：Power Sourcing Equipment)110、光纤电缆200A、和受电设备(PD：PoweredDevice)310。
此外，本公开中的供电设备是将电力变换成光能来进行供给的装置，受电设备是接受光能的供给并将该光能变换成电力的装置。
供电设备110包含供电用半导体激光器111。
光纤电缆200A包含形成供电光的传输路径的光纤250A。
受电设备310包含光电变换元件311。
供电设备110与电源连接，供电用半导体激光器111等被电驱动。
供电用半导体激光器111通过来自上述电源的电力进行激光振荡，来输出供电光112。
光纤电缆200A的一端201A设为能够与供电设备110连接，另一端202A设为能够与受电设备310连接，对供电光112进行传输。
来自供电设备110的供电光112被输入到光纤电缆200A的一端201A，供电光112在光纤250A中传播，从另一端202A输出到受电设备310。
光电变换元件311将经过光纤电缆200A而传输来的供电光112变换成电力。由光电变换元件311变换而得的电力被设为在受电设备310内所需要的驱动电力。进而，受电设备310设为能够将由光电变换元件311变换而得的电力输出给外部设备用。
构成实现供电用半导体激光器111以及光电变换元件311的光-电间的变换效果的半导体区域的半导体材料被设为具有500nm以下的短波长的激光波长的半导体。
具有短波长的激光波长的半导体带隙大且光电变换效率高，因此，光供电的发电侧以及受电侧的光电变换效率提高，光供电效率提高。
因此，作为该半导体材料，例如还可以使用金刚石、氧化镓、氮化铝、GaN等、激光波长(基波)为200～500nm的激光介质半导体材料。
此外，作为该半导体材料，应用具有2.4eV以上的带隙的半导体。
例如，还可以使用金刚石、氧化镓、氮化铝、GaN等、带隙2.4～6.2eV的激光介质半导体材料。
此外，激光存在越是长波长则传输效率越好，越是短波长则光电变换效率越好的倾向。因此，在长距离传输的情况下，也可以使用激光波长(基波)大于500nm的激光介质半导体材料。此外，在优先光电变换效率的情况下，也可以使用激光波长(基波)小于200nm的激光介质半导体材料。
这些半导体材料还可以应用于供电用半导体激光器111以及光电变换元件311的任一者。供电侧或受电侧的光电变换效率提高，光供电效率提高。
〔第2实施方式〕
图2中所示那样的本实施方式的光纤供电(PoF：Power over Fiber)系统1包含经由光纤的供电系统和光通信系统，具备：包含供电设备(PSE：Power Sourcing Equipment)110的第1数据通信装置100、光纤电缆200、和包含受电设备(PD：Powered Device)310的第2数据通信装置300。
供电设备110包含供电用半导体激光器111。第1数据通信装置100除了供电设备110之外，还包含进行数据通信的发射部120和接收部130。第1数据通信装置100相当于数据终端设备(DTE(Data Terminal Equipment))、中继器(Repeater)等。发射部120包含信号用半导体激光器121和调制器122。接收部130包含信号用光电二极管131。
光纤电缆200包含：具有形成信号光的传输路径的纤芯210、和在纤芯210的外周配置并形成供电光的传输路径的包层220的光纤250。
受电设备310包含光电变换元件311。第2数据通信装置300除了受电设备310之外，还包含发射部320、接收部330和数据处理单元340。第2数据通信装置300相当于电力终端(Power End Station)等。发射部320包含信号用半导体激光器321和调制器322。接收部330包含信号用光电二极管331。数据处理单元340是对接收到的信号进行处理的单元。此外，第2数据通信装置300是通信网络中的节点。或者，第2数据通信装置300还可以是与其他节点进行通信的节点。
第1数据通信装置100与电源连接，供电用半导体激光器111、信号用半导体激光器121、和调制器122、信号用光电二极管131等被电驱动。此外，第1数据通信装置100是通信网络中的节点。或者，第1数据通信装置100还可以是与其他节点进行通信的节点。
供电用半导体激光器111通过来自上述电源的电力进行激光振荡，来输出供电光112。
光电变换元件311将经过光纤电缆200而传输来的供电光112变换成电力。由光电变换元件311变换而得的电力被设为发射部320、接收部330以及数据处理单元340的驱动电力、其他的在第2数据通信装置300内所需要的驱动电力。此外，第2数据通信装置300还可以设为能够将由光电变换元件311变换而得的电力输出给外部设备用。
另一方面，发射部120的调制器122将来自信号用半导体激光器121的激光123根据发送数据124而进行调制，作为信号光125而输出。
接收部330的信号用光电二极管331将经过光纤电缆200而传输来的信号光125解调成电信号，并输出给数据处理单元340。数据处理单元340将基于该电信号的数据发送给节点，另一方面从该节点接收数据，并作为发送数据324输出给调制器322。
发射部320的调制器322将来自信号用半导体激光器321的激光323基于发送数据324而进行调制，作为信号光325而输出。
接收部130的信号用光电二极管131将经过光纤电缆200而传输来的信号光325解调成光信号并输出。基于该电信号的数据被发送给节点，另一方面，从该节点起数据被设为发送数据124。
来自第1数据通信装置100的供电光112以及信号光125被输入到光纤电缆200的一端201，供电光112在包层220中传播，信号光125在纤芯210中传播，并从另一端202输出到第2数据通信装置300。
来自第2数据通信装置300的信号光325被输入到光纤电缆200的另一端202，在纤芯210中传播，并从一端201输出到第1数据通信装置100。
此外，如图3所示那样，在第1数据通信装置100中设置光输入输出部140、和在其附设的光连接器141。此外，在第2数据通信装置300中设置光输入输出部350、和在其附设的光连接器351。在光纤电缆200的一端201设置的光连接器230与光连接器141连接。在光纤电缆200的另一端202设置的光连接器240与光连接器351连接。光输入输出部140将供电光112导光到包层220，将信号光125导光到纤芯210，并将信号光325导光到接收部130。光输入输出部350将供电光112导光到受电设备310，将信号光125导光到接收部330，并将信号光325导光到纤芯210。
如以上那样，光纤电缆200设为一端201能够与第1数据通信装置100连接，并设为另一端202能够与第2数据通信装置300连接，对供电光112进行传输。此外，在本实施方式中，光纤电缆200对信号光125、325进行双向传输。
作为构成实现供电用半导体激光器111以及光电变换元件311的光-电间的变换效果的半导体区域的半导体材料，应用与上述第1实施方式相同的材料，实现高的光供电效率。
此外，如图4所示的光纤供电系统1B的光纤电缆200B那样，还可以将传输信号光的光纤260和传输供电光的光纤270独立地设置。光纤电缆200B也可以由多条构成。
(2)关于光电适配器
接下来，参照图5以及图6，说明使用了光电适配器和光纤电缆的电气设备的连接。
图5中表示连接前的系统结构。
电气设备400是供电侧的电气设备。在电气设备400设置有具备电极端子411的电连接器连接部410。作为电连接器连接部410，例如相当于UBS(Universal Serial Bus，通用串行总线)的端口那样的、与供电进行通信的端口。
电气设备800是受电侧的电气设备。在电气设备800设置有具备电极端子811的电连接器连接部810。作为电连接器连接部810，例如相当于USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)的端口那样的、与受电进行通信的端口。
供电侧的光电适配器500具有上述的第1数据通信装置100的结构，并且一体地具有电连接器510以及光连接器连接部520。
电连接器510被设为具有与电极端子411接触连接的电极端子511，并能够与电连接器连接部410连接。
在光连接器连接部520能够连接光纤电缆600的光连接器610。光纤电缆600相当于上述的光纤电缆200。
受电侧的光电适配器700具有上述的第2数据通信装置300的结构，并且一体地具有电连接器710以及光连接器连接部720。
电连接器710被设为具有与电极端子811接触连接的电极端子711，并能够与电连接器连接部810连接。
在光连接器连接部720能够连接光纤电缆600的光连接器620。
图6中表示连接状态。
在图6所示的连接状态下，系统如以下那样进行工作。
光电适配器500经由电连接器510从电气设备400接受电力的供给而进行驱动，与上述第1数据通信装置100同样地发挥功能来生成供电光，并将该供电光从光连接器连接部520输出。
从光连接器连接部520输出的供电光经由光纤电缆600而传输，被输入到受电侧的光电适配器700的光连接器连接部720。
受电侧的光电适配器700从光连接器连接部720接受供电光的供给，与上述第2数据通信装置300同样地发挥功能来将该供电光变换成电力，并将该电力从电连接器710输出。
从电连接器710输出的电力经由电连接器连接部810而输入到电气设备800。
如以上那样，电气设备800能够接受电力供给，并能够在电气设备400和电气设备800之间导入光供电系统。
信号通信的动作如以下那样。
光电适配器500与上述第1数据通信装置100同样地发挥功能，将从电气设备400经由电连接器510而输入的电信号变换成信号光，从光连接器连接部520输出到光纤电缆600。
此外，光电适配器500与上述第1数据通信装置100同样地发挥功能，将经由光纤电缆600而传输并从光连接器连接部520输入的信号光变换成电信号，从电连接器510输出到电气设备400。
光电适配器700与上述第2数据通信装置300同样地发挥功能，将从电气设备800经由电连接器710而输入的电信号变换成信号光，从光连接器连接部720输出到光纤电缆600。
此外，光电适配器700与上述第2数据通信装置300同样地发挥功能，将经由光纤电缆600而传输并从光连接器连接部720输入的信号光变换成电信号，从电连接器710输出到电气设备800。
通过以上，能够进行电气设备400和电气设备800的双向通信。
(3)关于能够输入输出电力的光传输电缆
接下来，参照图7以及图8，说明使用了能够输入输出电力的光传输电缆的电气设备的连接。
图7中表示连接前的系统结构。
在上述(2)中说明的系统中，使光纤电缆600和光电适配器500、700独立。
图7所示的能够输入输出电力的光传输电缆900相当于，在上述(2)中说明的光纤电缆600的一端固定光电适配器500，并在另一端固定光电适配器700，排除了连接、脱离机构而得的构件。
因此，能够输入输出电力的光传输电缆900在两端分别具有电连接器510、710，并在中间具有光纤901。
此外，能够输入输出电力的光传输电缆900在一端910具有包含半导体激光器的供电设备，该半导体激光器通过经由该一端910的电连接器510而输入的电力进行激光振荡，将供电光输出给光纤901。
此外，能够输入输出电力的光传输电缆900在另一端920具有受电设备，该受电设备包含将经由光纤901而传输的供电光变换成电力的光电变换元件，并将该电力从该另一端920的电连接器710输出。
此外，能够输入输出电力的光传输电缆900将经由一端910的电连接器510而输入的电信号暂时变换成信号光，经由光纤901而传输，再次变换成电信号而从另一端920的电连接器710输出。
此外，能够输入输出电力的光传输电缆900将经由另一端920的电连接器710而输入的电信号暂时变换成信号光，经由光纤901而传输，再次变换成电信号而从一端910的电连接器510输出.
如以上那样，与上述(2)的系统同样地发挥功能。
与上述(2)的系统相比较，根据本系统，系统结构简洁化，并且能够排除光连接器。即，进行连接/断开的电连接点残留，然而能够排除在光传输的过程中进行连接/断开的光传输连接点。电连接点即使受到振动等扰乱，也能够通过电极端子的弹簧弹性来确保连接的稳定性。另一方面，若在光传输连接点发生光传输路径的轴偏离等，则可能会产生传输损耗。
此外，在设置了光连接器的情况下，可能会在光传输连接点处的光的出射面、受光面带有污垢，光传输效率下降，然而在使用了能够输入输出电力的光传输电缆900的情况下，这样的担忧被消除。
因此，在使用了能够输入输出电力的光传输电缆900的情况下，进行连接/断开的连接点仅成为电连接点，能够较高地保持信号传递的可靠性、供电效率。
另一方面，在上述(2)的系统中，能够利用已有的光纤电缆，并能够低成本地导入光供电系统。
以上说明了本公开的实施方式，然而该实施方式是作为示例而示出的，能够利用其它各种方式来实施，在不脱离发明的要旨的范围内，能够进行结构要素的省略、置换、变更。
此外，通过使用光纤，能够实现耐雷击、耐干扰、防噪声对策。

Claims (9)

1.一种光电适配器，具有：
供电设备，其包含通过电力进行激光振荡来输出供电光的半导体激光器；
光连接器连接部，其设为能够连接光连接器；以及
电连接器，其设为能够与电气设备的电连接器连接部连接，
所述供电设备经由所述电连接器从所述电气设备接受所述电力的供给而进行驱动，并将供电光从所述光连接器连接部输出。
2.根据权利要求1所述的光电适配器，其中，
构成实现所述半导体激光器的光-电间的变换效果的半导体区域的半导体材料被设为，激光波长500nm以下的激光介质。
3.根据权利要求1或2所述的光电适配器，其中，
将从所述电气设备经由所述电连接器而输入的电信号变换成信号光，从所述光连接器连接部输出，
将从所述光连接器连接部输入的信号光变换成电信号，从所述电连接器输出。
4.一种光电适配器，具有：
受电设备，其包含将供电光变换成电力的光电变换元件；
光连接器连接部，其设为能够连接光连接器；以及
电连接器，其设为能够与电气设备的电连接器连接部连接，
所述受电设备从所述光连接器连接部接受供电光的供给，将该供电光变换成电力，并将该电力从所述电连接器输出。
5.根据权利要求4所述的光电适配器，其中，
构成实现所述光电变换元件的光-电间的变换效果的半导体区域的半导体材料被设为，激光波长500nm以下的激光介质。
6.根据权利要求4或5所述的光电适配器，其中，
将从所述电气设备经由所述电连接器而输入的电信号变换成信号光，从所述光连接器连接部输出，
将从所述光连接器连接部输入的信号光变换成电信号，从所述电连接器输出。
7.一种能够输入输出电力的光传输电缆，
在两端分别具有电连接器，并在中间具有光纤，
在一端具有包含半导体激光器的供电设备，所述半导体激光器通过经由该一端的电连接器而输入的电力进行激光振荡，将供电光输出给所述光纤，
在另一端具有受电设备，所述受电设备包含将经由所述光纤而传输的供电光变换成电力的光电变换元件，并将该电力从该另一端的电连接器输出。
8.根据权利要求7所述的能够输入输出电力的光传输电缆，其中，
构成实现所述半导体激光器的光-电间的变换效果的半导体区域的半导体材料被设为，激光波长500nm以下的激光介质，
构成实现所述光电变换元件的光-电间的变换效果的半导体区域的半导体材料被设为，激光波长500nm以下的激光介质。
9.根据权利要求7或8所述的能够输入输出电力的光传输电缆，其中，
将经由所述一端的电连接器而输入的电信号暂时变换成信号光，经由所述光纤而传输，再次变换成电信号而从所述另一端的电连接器输出，
将经由所述另一端的电连接器而输入的电信号暂时变换成信号光，经由所述光纤而传输，再次变换成电信号而从所述一端的电连接器输出。
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