JP7117435B2 - 給電用通信装置及び受電用通信装置 - Google Patents
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Description
本開示は、光給電に関する。
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。
ところで、光ファイバー給電システムにおいて給電用通信装置である光発信機が受電用通信装置である光受信機に電力を供給するのに、光発信機が一定の電力を給電光に変換するにあたり、その変換効率が低い場合などには発熱してしまい、光発信機内の温度が上昇して高温になってしまうことがある。光発信機が備えているＥ／Ｏ変換素子（半導体レーザー素子）は、温度が高くなるに従い光出力が低下したり、高温環境下で使用されるとその寿命が短くなったりするため、光発信機内の温度が上昇するのを抑制することが望まれている。
本開示の給電用通信装置は、
電力によりレーザー発振して給電光を出力する出力部と、
前記給電光を受電用通信装置の光電変換部へ伝送するための伝送部と、
自装置内の温度を検出するための温度センサー部と、
前記受電用通信装置と通信するための通信部と、
前記温度センサー部が検出した温度が所定の閾値以上である場合に前記出力部に入力する電力を下げ、前記温度が所定の閾値未満である場合に前記出力部に入力する電力を上げる電力切替処理を実行し、前記電力切替処理に伴い、当該電力切替処理に関する給電光切替情報を前記通信部を介して前記受電用通信装置へ通知する第１制御部と、
を備えている。
電力によりレーザー発振して給電光を出力する出力部と、
前記給電光を受電用通信装置の光電変換部へ伝送するための伝送部と、
自装置内の温度を検出するための温度センサー部と、
前記受電用通信装置と通信するための通信部と、
前記温度センサー部が検出した温度が所定の閾値以上である場合に前記出力部に入力する電力を下げ、前記温度が所定の閾値未満である場合に前記出力部に入力する電力を上げる電力切替処理を実行し、前記電力切替処理に伴い、当該電力切替処理に関する給電光切替情報を前記通信部を介して前記受電用通信装置へ通知する第１制御部と、
を備えている。
本開示の受電用通信装置は、
給電用通信装置の給電光を電力に変換するための光電変換部を備えている受電用通信装置であって、
前記給電光切替情報を受信する通信部と、
前記給電光切替情報に基づき、当該受電用通信装置の動作モードを切り替える第２制御部と、
を備えている。
給電用通信装置の給電光を電力に変換するための光電変換部を備えている受電用通信装置であって、
前記給電光切替情報を受信する通信部と、
前記給電光切替情報に基づき、当該受電用通信装置の動作モードを切り替える第２制御部と、
を備えている。
また、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、前記給電装置による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、前記給電装置から前記受電装置に前記給電光を伝送する光ファイバーケーブルを備えた光ファイバー給電システムであって、
前記給電装置内の温度を検出する温度センサーと、
前記給電装置を含む第１のデータ通信装置と、前記受電装置を含み前記第１のデータ通信装置と光通信する第２のデータ通信装置と、
前記温度センサーが検出した温度が所定の閾値以上である場合に前記半導体レーザーに入力する電力を下げる処理を実行し、前記温度が所定の閾値未満である場合に前記半導体レーザーに入力する電力を上げる処理を実行する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第１のデータ通信装置に含まれ、前記温度センサーが検出した温度情報に基づき前記半導体レーザーに入力する電力を切り替える処理と、前記温度情報に基づき前記半導体レーザーへ入力する電力の切り替えに伴い前記半導体レーザーが出力する前記給電光の出力レベルが切り替わることに関する給電光切替情報を光通信にて前記第２のデータ通信装置へ通知する処理を実行する給電側制御部と、前記第２のデータ通信装置に含まれ、通知された前記給電光切替情報に基づき当該第２のデータ通信装置の動作モードを切り替える処理を実行する受電側制御部と、を有する。
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、前記給電装置による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、前記給電装置から前記受電装置に前記給電光を伝送する光ファイバーケーブルを備えた光ファイバー給電システムであって、
前記給電装置内の温度を検出する温度センサーと、
前記給電装置を含む第１のデータ通信装置と、前記受電装置を含み前記第１のデータ通信装置と光通信する第２のデータ通信装置と、
前記温度センサーが検出した温度が所定の閾値以上である場合に前記半導体レーザーに入力する電力を下げる処理を実行し、前記温度が所定の閾値未満である場合に前記半導体レーザーに入力する電力を上げる処理を実行する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第１のデータ通信装置に含まれ、前記温度センサーが検出した温度情報に基づき前記半導体レーザーに入力する電力を切り替える処理と、前記温度情報に基づき前記半導体レーザーへ入力する電力の切り替えに伴い前記半導体レーザーが出力する前記給電光の出力レベルが切り替わることに関する給電光切替情報を光通信にて前記第２のデータ通信装置へ通知する処理を実行する給電側制御部と、前記第２のデータ通信装置に含まれ、通知された前記給電光切替情報に基づき当該第２のデータ通信装置の動作モードを切り替える処理を実行する受電側制御部と、を有する。
本開示の技術によれば、給電用通信装置の温度上昇を抑えることができる。
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。
〔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。
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。
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。
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。
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。
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。
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データが送信データ１２４とされる。
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。
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。
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）給電用半導体レーザーに入力する電力の切り替えに伴う給電光の出力レベルの切り替えについて
次に、給電装置１１０内の温度変化に応じて、給電装置１１０の給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を切り替え、その給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルを切り替える処理について説明する。
次に、給電装置１１０内の温度変化に応じて、給電装置１１０の給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を切り替え、その給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルを切り替える処理について説明する。
［第１実施例］
図５に示す光ファイバー給電システム１は、給電装置１１０を含む第１のデータ通信装置１００と、受電装置３１０を含む第２のデータ通信装置３００と、第１のデータ通信装置１００と第２のデータ通信装置３００が光通信するための光ファイバーケーブル２００とを備えている。
図５に示す光ファイバー給電システム１は、給電装置１１０を含む第１のデータ通信装置１００と、受電装置３１０を含む第２のデータ通信装置３００と、第１のデータ通信装置１００と第２のデータ通信装置３００が光通信するための光ファイバーケーブル２００とを備えている。
図５に示すように、第１のデータ通信装置１００に含まれている給電装置１１０には、給電装置１１０内の温度を検出する温度センサー１６０が設けられている。
また、第１のデータ通信装置１００は、温度センサー１６０が検出した温度（温度情報）に基づき給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を切り替える処理と、温度センサー１６０が検出した温度（温度情報）に基づき給電用半導体レーザー１１１へ入力する電力の切り替えに伴いその給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが切り替わることに関する給電光切替情報を光通信にて第２のデータ通信装置３００へ通知する処理とを実行する給電側制御部１５０を備えている。
また、第２のデータ通信装置３００は、給電側制御部１５０から通知された給電光切替情報に基づき当該第２のデータ通信装置３００の動作モードを切り替える処理を実行する受電側制御部３６０を備えている。
この給電側制御部１５０と受電側制御部３６０が協働することで、温度センサー１６０が検出した温度が所定の閾値以上である場合に給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を下げ、温度センサー１６０が検出した温度が所定の閾値未満である場合に給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を上げる処理を実行し、その給電用半導体レーザー１１１に入力される電力の切り替えに伴い給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが切り替わることに対応させて、第２のデータ通信装置３００の動作モードを切り替える処理を実行する制御部として機能する。
なお、閾値とする温度には、給電用半導体レーザー１１１が電力を給電光１１２に効率よく変換するのに適した温度や、給電用半導体レーザー１１１がオーバーヒートせずに電力を給電光１１２に変換できる温度が設定されるものとする。
また、第１のデータ通信装置１００は、温度センサー１６０が検出した温度（温度情報）に基づき給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を切り替える処理と、温度センサー１６０が検出した温度（温度情報）に基づき給電用半導体レーザー１１１へ入力する電力の切り替えに伴いその給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが切り替わることに関する給電光切替情報を光通信にて第２のデータ通信装置３００へ通知する処理とを実行する給電側制御部１５０を備えている。
また、第２のデータ通信装置３００は、給電側制御部１５０から通知された給電光切替情報に基づき当該第２のデータ通信装置３００の動作モードを切り替える処理を実行する受電側制御部３６０を備えている。
この給電側制御部１５０と受電側制御部３６０が協働することで、温度センサー１６０が検出した温度が所定の閾値以上である場合に給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を下げ、温度センサー１６０が検出した温度が所定の閾値未満である場合に給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を上げる処理を実行し、その給電用半導体レーザー１１１に入力される電力の切り替えに伴い給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが切り替わることに対応させて、第２のデータ通信装置３００の動作モードを切り替える処理を実行する制御部として機能する。
なお、閾値とする温度には、給電用半導体レーザー１１１が電力を給電光１１２に効率よく変換するのに適した温度や、給電用半導体レーザー１１１がオーバーヒートせずに電力を給電光１１２に変換できる温度が設定されるものとする。
例えば、給電側制御部１５０は、温度センサー１６０が検出した温度情報を取得し、その取得した温度情報に基づき給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を下げるか上げるか判断して、その給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を切り替え、その給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルを切り替える処理を実行する。
また、給電側制御部１５０は、取得した温度情報に基づき、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが切り替わることに関する給電光切替情報を光通信にて第２のデータ通信装置３００へ通知する処理を実行し、受電側制御部３６０は、通知された給電光切替情報に基づき第２のデータ通信装置３００の動作モードを切り替える処理を実行する。
また、給電側制御部１５０は、取得した温度情報に基づき、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが切り替わることに関する給電光切替情報を光通信にて第２のデータ通信装置３００へ通知する処理を実行し、受電側制御部３６０は、通知された給電光切替情報に基づき第２のデータ通信装置３００の動作モードを切り替える処理を実行する。
具体的には、給電側制御部１５０は、温度センサー１６０が検出した温度が所定の閾値以上である場合に給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を下げて、その給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルを下げる処理を実行し、また温度センサー１６０が検出した温度が所定の閾値未満である場合に給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を上げて、その給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルを上げる処理を実行する。
また、その給電側制御部１５０は、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが切り替わることに関する給電光切替情報（ここでは、給電光１１２の出力レベルが下がることに関する給電光切替情報または給電光１１２の出力レベルが上がることに関する給電光切替情報）を第２のデータ通信装置３００へ通知する処理を実行し、受電側制御部３６０は、通知された給電光切替情報に基づき、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが下がる場合には、第２のデータ通信装置３００を比較的低電力で動作させる低電力モード（エコモード）に切り替え、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが上がる場合には、第２のデータ通信装置３００を比較的高電力で動作させる高電力モード（通常モード）に切り替える処理を実行する。
また、その給電側制御部１５０は、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが切り替わることに関する給電光切替情報（ここでは、給電光１１２の出力レベルが下がることに関する給電光切替情報または給電光１１２の出力レベルが上がることに関する給電光切替情報）を第２のデータ通信装置３００へ通知する処理を実行し、受電側制御部３６０は、通知された給電光切替情報に基づき、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが下がる場合には、第２のデータ通信装置３００を比較的低電力で動作させる低電力モード（エコモード）に切り替え、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが上がる場合には、第２のデータ通信装置３００を比較的高電力で動作させる高電力モード（通常モード）に切り替える処理を実行する。
例えば、給電側制御部１５０の制御のもと、給電用半導体レーザー１１１に所定の高電力（例えば４００Ｗ）が入力された場合、その高電力に応じた高い出力レベルの給電光１１２を給電用半導体レーザー１１１が出力し、また、給電用半導体レーザー１１１に所定の低電力（例えば２００Ｗ）が入力された場合、その低電力に応じた低い出力レベルの給電光１１２を給電用半導体レーザー１１１が出力するものとする。
また、受電装置３１０の光電変換素子３１１に高い出力レベルの給電光１１２が入力された場合、光電変換素子３１１はその給電光１１２を比較的高い電力に変換し、また、受電装置３１０の光電変換素子３１１に低い出力レベルの給電光１１２が入力された場合、光電変換素子３１１はその給電光１１２を比較的低い電力に変換するものとする。
また、受電装置３１０の光電変換素子３１１に高い出力レベルの給電光１１２が入力された場合、光電変換素子３１１はその給電光１１２を比較的高い電力に変換し、また、受電装置３１０の光電変換素子３１１に低い出力レベルの給電光１１２が入力された場合、光電変換素子３１１はその給電光１１２を比較的低い電力に変換するものとする。
そして、温度センサー１６０が検出した給電装置１１０内の温度が所定の閾値以上である場合、給電側制御部１５０は給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を所定の低電力に切り替え、その給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルを下げる。
こうすることで、給電用半導体レーザー１１１が電力を給電光１１２に変換する際の発熱を抑え、給電装置１１０内の温度が上昇するのを抑えることができる。
このとき、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが下がるという給電光切替情報に基づき、第２のデータ通信装置３００は比較的低い電力（例えば１００Ｗ）で動作する低電力モード（エコモード）に切り替えられており、低い電力に応じた動作を行うようになっている。
こうすることで、給電用半導体レーザー１１１が電力を給電光１１２に変換する際の発熱を抑え、給電装置１１０内の温度が上昇するのを抑えることができる。
このとき、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが下がるという給電光切替情報に基づき、第２のデータ通信装置３００は比較的低い電力（例えば１００Ｗ）で動作する低電力モード（エコモード）に切り替えられており、低い電力に応じた動作を行うようになっている。
一方、温度センサー１６０が検出した給電装置１１０内の温度が所定の閾値未満である場合、給電側制御部１５０は給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を所定の高電力に切り替え、その給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルを上げる。
こうすることで、給電装置１１０内の温度が所定の閾値未満である場合には、より高い出力レベルの給電光１１２を第２のデータ通信装置３００の受電装置３１０に伝送するようにする。
このとき、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが上がるという給電光切替情報に基づき、第２のデータ通信装置３００は比較的高い電力（例えば２００Ｗ）で動作する高電力モード（通常モード）に切り替えられており、高い電力に応じた動作を行うようになっている。
こうすることで、給電装置１１０内の温度が所定の閾値未満である場合には、より高い出力レベルの給電光１１２を第２のデータ通信装置３００の受電装置３１０に伝送するようにする。
このとき、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが上がるという給電光切替情報に基づき、第２のデータ通信装置３００は比較的高い電力（例えば２００Ｗ）で動作する高電力モード（通常モード）に切り替えられており、高い電力に応じた動作を行うようになっている。
こうして、温度センサー１６０が検出した給電装置１１０内の温度が所定の閾値以上である場合には給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を所定の低電力に切り替えるようにして、給電用半導体レーザー１１１が電力を給電光１１２に変換する際の発熱を抑えて給電装置１１０内の温度が上昇するのを抑える。
また、温度センサー１６０が検出した給電装置１１０内の温度が所定の閾値未満である場合には給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を所定の高電力に切り替え、その給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルを上げるようにして、より高い出力レベルの給電光１１２を第２のデータ通信装置３００の受電装置３１０に伝送する。
また、温度センサー１６０が検出した給電装置１１０内の温度が所定の閾値未満である場合には給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を所定の高電力に切り替え、その給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルを上げるようにして、より高い出力レベルの給電光１１２を第２のデータ通信装置３００の受電装置３１０に伝送する。
つまり、給電装置１１０内の温度が所定の閾値以上である場合には給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を所定の低電力に切り替えるようにして、給電用半導体レーザー１１１が電力を給電光１１２に変換する際の発熱を抑えて給電装置１１０内の温度が上昇するのを抑えて給電装置１１０内の温度を下げるようにする。
そして、所定時間後などに、給電装置１１０内の温度が所定の閾値未満となれば、給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を所定の高電力に切り替えるようにして、より高い出力レベルの給電光１１２を受電装置３１０に伝送して第２のデータ通信装置３００を好適に動作させるようにする。
そして、所定時間後などに、給電装置１１０内の温度が所定の閾値未満となれば、給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を所定の高電力に切り替えるようにして、より高い出力レベルの給電光１１２を受電装置３１０に伝送して第２のデータ通信装置３００を好適に動作させるようにする。
このように、温度センサー１６０が検出した給電装置１１０内の温度に応じて給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を切り替えて、その給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルを切り替えることで、給電装置１１０内の温度上昇を抑えるとともに、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルに応じた動作モードで第２のデータ通信装置３００を動作させることができる。
特に、給電用半導体レーザー１１１が電力を給電光１１２に変換する際の発熱によって給電装置１１０内の温度が所定の閾値以上に上昇することがあっても、給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を所定の低電力に切り替え、給電用半導体レーザー１１１が電力を給電光１１２に変換する際の発熱を抑えるようにすることで、給電装置１１０内の温度上昇を抑えることができる。
そして、給電用半導体レーザー１１１は、温度が高くなるに連れて給電光１１２の光出力が低下してしまう素子であるので、給電装置１１０内の温度上昇を抑えることで、給電用半導体レーザー１１１の光出力を安定させることができる。
また、給電用半導体レーザー１１１は、高温環境下で使用されるのに不向きな素子であるので、給電装置１１０内の温度上昇を抑えることで、給電用半導体レーザー１１１の劣化を抑えるなどして、給電用半導体レーザー１１１の光出力を長期に亘って安定させることができる。
そして、給電用半導体レーザー１１１は、温度が高くなるに連れて給電光１１２の光出力が低下してしまう素子であるので、給電装置１１０内の温度上昇を抑えることで、給電用半導体レーザー１１１の光出力を安定させることができる。
また、給電用半導体レーザー１１１は、高温環境下で使用されるのに不向きな素子であるので、給電装置１１０内の温度上昇を抑えることで、給電用半導体レーザー１１１の劣化を抑えるなどして、給電用半導体レーザー１１１の光出力を長期に亘って安定させることができる。
なお、給電用半導体レーザー１１１が電力を給電光１１２に変換する際の発熱によって給電装置１１０内の温度が上昇することがあるが、給電装置１１０（第１のデータ通信装置１００）を含む光ファイバー給電システム１が設置されている環境の外気温が高い場合にも給電装置１１０内の温度が上昇することがある。
外気温によって給電装置１１０内の温度が所定の閾値以上に上昇した場合であっても、給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を所定の低電力に切り替え、給電用半導体レーザー１１１が電力を給電光１１２に変換する際の発熱を抑えるようにすることで、給電装置１１０内の温度上昇を抑えることができる。
外気温によって給電装置１１０内の温度が所定の閾値以上に上昇した場合であっても、給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を所定の低電力に切り替え、給電用半導体レーザー１１１が電力を給電光１１２に変換する際の発熱を抑えるようにすることで、給電装置１１０内の温度上昇を抑えることができる。
［第２実施例］
上記実施形態（第１実施例）では、温度センサー１６０が検出した給電装置１１０内の温度に基づき給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を切り替えて、その給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルを切り替えるとともに、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが切り替わることに対応させて、第２のデータ通信装置３００の動作モードを切り替える態様について説明したが、本発明はそれに限られるものではない。
上記実施形態（第１実施例）では、温度センサー１６０が検出した給電装置１１０内の温度に基づき給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を切り替えて、その給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルを切り替えるとともに、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが切り替わることに対応させて、第２のデータ通信装置３００の動作モードを切り替える態様について説明したが、本発明はそれに限られるものではない。
例えば、第２のデータ通信装置３００の受電側制御部３６０は、給電側制御部１５０から通知された給電光切替情報に基づき第２のデータ通信装置３００の動作モードを切り替える処理を実行するとともに、動作モードの切り替えを実施したことに関するレスポンス情報を光通信にて給電側制御部１５０に通知する処理を実行する。
そして、第１のデータ通信装置１００の給電側制御部１５０は、受電側制御部３６０からレスポンス情報が通知されたことに応じて、給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を切り替える処理を実行する。
このような処理を実行する光ファイバー給電システム１であってもよい。
そして、第１のデータ通信装置１００の給電側制御部１５０は、受電側制御部３６０からレスポンス情報が通知されたことに応じて、給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を切り替える処理を実行する。
このような処理を実行する光ファイバー給電システム１であってもよい。
具体的には、まず、給電側制御部１５０が、温度センサー１６０が検出した給電装置１１０内の温度（温度情報）に基づき給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を下げるか上げるか判断し、給電用半導体レーザー１１１へ入力する電力の切り替えに伴いその給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが切り替わることに関する給電光切替情報（ここでは、給電光１１２の出力レベルが下がることに関する給電光切替情報または給電光１１２の出力レベルが上がることに関する給電光切替情報）を光通信にて第２のデータ通信装置３００へ通知する処理を実行する。
次いで、受電側制御部３６０は、給電側制御部１５０から通知された給電光切替情報に基づき、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが下がる場合には、第２のデータ通信装置３００を比較的低い電力で動作させる低電力モード（エコモード）に切り替え、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが上がる場合には、第２のデータ通信装置３００を比較的高い電力で動作させる高電力モード（通常モード）に切り替える処理を実行する。
その動作モード（エコモード／通常モード）の切り替え処理後、受電側制御部３６０は、第２のデータ通信装置３００の動作モードの切り替えを実施したことに関するレスポンス情報を光通信にて給電側制御部１５０に通知する処理を実行する。
次いで、給電側制御部１５０は、受電側制御部３６０からレスポンス情報が通知されたことに応じて、給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を切り替える処理を実行し、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルを下げる処理または出力レベルを上げる処理を実行する。
次いで、受電側制御部３６０は、給電側制御部１５０から通知された給電光切替情報に基づき、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが下がる場合には、第２のデータ通信装置３００を比較的低い電力で動作させる低電力モード（エコモード）に切り替え、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが上がる場合には、第２のデータ通信装置３００を比較的高い電力で動作させる高電力モード（通常モード）に切り替える処理を実行する。
その動作モード（エコモード／通常モード）の切り替え処理後、受電側制御部３６０は、第２のデータ通信装置３００の動作モードの切り替えを実施したことに関するレスポンス情報を光通信にて給電側制御部１５０に通知する処理を実行する。
次いで、給電側制御部１５０は、受電側制御部３６０からレスポンス情報が通知されたことに応じて、給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を切り替える処理を実行し、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルを下げる処理または出力レベルを上げる処理を実行する。
このような処理手順を踏むようにすることで、第２のデータ通信装置３００が第１のデータ通信装置１００（給電装置１１０）から供給される給電光１１２の出力レベルに応じた動作モードに切り替えられた後、第２のデータ通信装置３００（受電装置３１０）に給電用半導体レーザー１１１が出力した給電光１１２が伝送されるようになるので、第２のデータ通信装置３００は給電光１１２の出力レベルにあわせた動作を行うことができる。
例えば、温度センサー１６０が検出した給電装置１１０内の温度に基づき、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルが切り替えられた後に、第２のデータ通信装置３００の動作モードの切り替えが行われる場合、一時的に給電光１１２の出力レベルに対応していない動作モード（エコモード／通常モード）で第２のデータ通信装置３００が動作するタイミングが生じることがある。
それに対し、第２実施例のような処理手順を踏むようにすれば、第２のデータ通信装置３００は給電光１１２の出力レベルにあわせた動作を行うことができるので好ましい。
それに対し、第２実施例のような処理手順を踏むようにすれば、第２のデータ通信装置３００は給電光１１２の出力レベルにあわせた動作を行うことができるので好ましい。
このような第２実施例の態様であっても、温度センサー１６０が検出した給電装置１１０内の温度に応じて給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を切り替えて、その給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルを切り替えることで、給電装置１１０内の温度上昇を抑えるとともに、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルに応じた動作モードで第２のデータ通信装置３００を動作させることができる。
なお、上述した給電光１１２の出力レベルの切り替え処理（給電用半導体レーザーに入力する電力の切り替え処理）では、所定の閾値で１つの境界を定め、温度センサー１６０が検出した給電装置１１０内の温度がその閾値を超えたか否かによって給電光の出力レベルを下げたり上げたり切り替えるようにしたが、所定の閾値は１つの境界を定めるものでなく、上限の閾値と下限の閾値とで２つの境界を定めるものでもよい。
その場合、例えば、温度センサー１６０が検出した給電装置１１０内の温度が上限の閾値以上である場合には、給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を所定の低電力に切り替え、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルを低レベルにする。このとき、第２のデータ通信装置３００は、比較的低い電力（例えば１００Ｗ）で動作する低電力モード（エコモード）に切り替えられるようになっている。
また、温度センサー１６０が検出した給電装置１１０内の温度が上限の閾値未満で下限の閾値以上である場合には、給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を所定の中電力に切り替え、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルを中レベルにする。このとき、第２のデータ通信装置３００は、比較的中位の電力（例えば１５０Ｗ）で動作する中電力モード（準エコモード）に切り替えられるようになっている。
また、温度センサー１６０が検出した給電装置１１０内の温度が下限の閾値未満である場合には、給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を所定の高電力に切り替え、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルを高レベルにする。このとき、第２のデータ通信装置３００は、比較的高い電力（例えば２００Ｗ）で動作する高電力モード（通常モード）に切り替えられるようになっている。
その場合、例えば、温度センサー１６０が検出した給電装置１１０内の温度が上限の閾値以上である場合には、給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を所定の低電力に切り替え、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルを低レベルにする。このとき、第２のデータ通信装置３００は、比較的低い電力（例えば１００Ｗ）で動作する低電力モード（エコモード）に切り替えられるようになっている。
また、温度センサー１６０が検出した給電装置１１０内の温度が上限の閾値未満で下限の閾値以上である場合には、給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を所定の中電力に切り替え、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルを中レベルにする。このとき、第２のデータ通信装置３００は、比較的中位の電力（例えば１５０Ｗ）で動作する中電力モード（準エコモード）に切り替えられるようになっている。
また、温度センサー１６０が検出した給電装置１１０内の温度が下限の閾値未満である場合には、給電用半導体レーザー１１１に入力する電力を所定の高電力に切り替え、給電用半導体レーザー１１１が出力する給電光１１２の出力レベルを高レベルにする。このとき、第２のデータ通信装置３００は、比較的高い電力（例えば２００Ｗ）で動作する高電力モード（通常モード）に切り替えられるようになっている。
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。
１Ａ 光ファイバー給電システム（光給電システム）
１ 光ファイバー給電システム（光給電システム）
１Ｂ 光ファイバー給電システム（光給電システム）
１００ 第１のデータ通信装置（給電用通信装置）
１１０ 給電装置
１１１ 給電用半導体レーザー
１１２ 給電光
１２０ 発信部
１２５ 信号光
１３０ 受信部
１４０ 光入出力部
１４１ 光コネクタ
１５０ 給電側制御部
１６０ 温度センサー
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
２６０ 光ファイバー
２７０ 光ファイバー
３００ 第２のデータ通信装置（受電用通信装置）
３１０ 受電装置
３１１ 光電変換素子
３２０ 発信部
３２５ 信号光
３３０ 受信部
３５０ 光入出力部
３５１ 光コネクタ
３６０ 受電側制御部
１ 光ファイバー給電システム（光給電システム）
１Ｂ 光ファイバー給電システム（光給電システム）
１００ 第１のデータ通信装置（給電用通信装置）
１１０ 給電装置
１１１ 給電用半導体レーザー
１１２ 給電光
１２０ 発信部
１２５ 信号光
１３０ 受信部
１４０ 光入出力部
１４１ 光コネクタ
１５０ 給電側制御部
１６０ 温度センサー
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
２６０ 光ファイバー
２７０ 光ファイバー
３００ 第２のデータ通信装置（受電用通信装置）
３１０ 受電装置
３１１ 光電変換素子
３２０ 発信部
３２５ 信号光
３３０ 受信部
３５０ 光入出力部
３５１ 光コネクタ
３６０ 受電側制御部
Claims (6)
- 電力によりレーザー発振して給電光を出力する出力部と、
前記給電光を受電用通信装置の光電変換部へ伝送するための伝送部と、
自装置内の温度を検出するための温度センサー部と、
前記受電用通信装置と通信するための通信部と、
前記温度センサー部が検出した温度が所定の閾値以上である場合に前記出力部に入力する電力を下げ、前記温度が所定の閾値未満である場合に前記出力部に入力する電力を上げる電力切替処理を実行し、前記電力切替処理に伴い、当該電力切替処理に関する給電光切替情報を前記通信部を介して前記受電用通信装置へ通知する第１制御部と、
を備えている給電用通信装置。 - 前記第１制御部は、前記給電光切替情報を前記受電用通信装置へ通知した後、前記受電用通信装置の動作モードが切り替わったことを示すレスポンス情報を前記通信部を介して前記受電用通信装置から受信したことに応じて、前記電力切替処理を実行する請求項１に記載の給電用通信装置。
- 前記出力部は、レーザー波長５００ｎｍ以下のレーザー媒体を含む半導体レーザーである請求項１又は２に記載の給電用通信装置。
- 請求項１に記載の給電用通信装置の給電光を電力に変換するための光電変換部を備えている受電用通信装置であって、
前記給電光切替情報を受信する通信部と、
前記給電光切替情報に基づき、当該受電用通信装置の動作モードを切り替える第２制御部と、
を備えている受電用通信装置。 - 前記第２制御部は、前記動作モードを切り替えると、当該動作モードが切り替わったことを示すレスポンス情報を前記通信部を介して前記給電用通信装置に送信する請求項４に記載の受電用通信装置。
- 前記光電変換部は、レーザー波長５００ｎｍ以下のレーザー媒体を含む光電変換素子である請求項４又は５に記載の受電用通信装置。
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