JP7326107B2 - 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
装置外から入力された給電光を電力に変換する光電変換素子と、
余剰電力を監視する電力監視部と、
前記給電光の一部を戻し光として装置外へ出力する光リターン部と、
前記電力監視部の監視結果に基づいて前記光リターン部を制御するリターン制御部と、
を備え、
前記光リターン部は、前記給電光を、前記光電変換素子側へ送られる光と前記戻し光とに可変な分割比で分割可能に構成され、
前記給電光のパワーが一定で前記余剰電力が大きい方に変化したとき、前記リターン制御部の制御によって、前記光リターン部から前記光電変換素子側へ送られる光のパワーが小さい方に変化する。
電力を給電光に変換して装置外へ出力するレーザー発振部と、
装置外から返される戻し光を受ける受光素子と、
前記戻し光に基づき前記給電光のパワーを制御するパワー制御部と、
を備える。
上記の受電装置と、上記の給電装置と、
前記給電光を伝送する光ファイバーと、
前記戻し光を伝送する光ファイバーと、
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、給電光の一部を戻す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。
図5は、給電光の一部を戻す手段が適用された第3実施形態に係る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。
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
100 第1のデータ通信装置
110 給電装置
110C 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
113 分離器
114 受光素子
115 パワー制御部
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
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
310 受電装置
310C 受電装置
311 光電変換素子
312 光リターン部
313 戻し光
314 リターン制御部
315 電力監視部
320 発信部
325 信号光
330 受信部
350 光入出力部
351 光コネクタ
401 負荷
ΔW1~ΔW3 余剰電力
Claims (5)
- 装置外から入力された給電光を電力に変換する光電変換素子と、
余剰電力を監視する電力監視部と、
前記給電光の一部を戻し光として装置外へ出力する光リターン部と、
前記電力監視部の監視結果に基づいて前記光リターン部を制御するリターン制御部と、
を備え、
前記光リターン部は、前記給電光を、前記光電変換素子側へ送られる光と前記戻し光とに可変な分割比で分割可能に構成され、
前記給電光のパワーが一定で前記余剰電力が大きい方に変化したとき、前記リターン制御部の制御によって、前記光リターン部から前記光電変換素子側へ送られる光のパワーが小さい方に変化する受電装置。 - 前記光リターン部は、前記給電光の一部を反射させる調光ミラーである、
請求項1記載の受電装置。 - 前記リターン制御部は、前記余剰電力の大きさに応じて前記戻し光の大きさを変化させる、
請求項1又は請求項2に記載の受電装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の受電装置と、
電力を給電光に変換して装置外へ出力するレーザー発振部、装置外から返される戻し光を受ける受光素子、並びに、前記戻し光に基づき前記給電光のパワーを制御するパワー制御部を備える給電装置と、
前記給電光を伝送する光ファイバーと、
前記戻し光を伝送する光ファイバーと、
を備える光ファイバー給電システム。 - 前記給電光と前記戻し光とが1つの光ファイバーの同一の伝送路を介して伝送される、
請求項4記載の光ファイバー給電システム。
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JP2019190632A JP7326107B2 (ja) | 2019-10-18 | 2019-10-18 | 受電装置及び光ファイバー給電システム |
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