JP7351775B2 - 給電光伝送用光ファイバーケーブル及び光ファイバー給電システム - 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。
光給電においては、より高エネルギーの光伝送が行われるようになることが見込まれる。
給電光を高エネルギーのレーザー光としている場合に、給電光を伝送する光ファイバーに断線等の破損が生じると、損傷個所より高エネルギーのレーザー光が漏れ、シース（被覆）が破壊され、光ケーブル外への当該レーザー光の漏れが発生するおそれがある。
高エネルギーのレーザー光を外部に漏洩させないために、シース（被覆）を破壊させない必要がある。
また、高エネルギーの光伝送を行うために紫外線域の給電光を適用している場合には、光ファイバーの損傷による漏洩箇所を目視発見することが難しい。漏洩損失により光ファイバーの損傷の疑いが検出できても、損傷箇所を特定することが難しい。
給電光を高エネルギーのレーザー光としている場合に、給電光を伝送する光ファイバーに断線等の破損が生じると、損傷個所より高エネルギーのレーザー光が漏れ、シース（被覆）が破壊され、光ケーブル外への当該レーザー光の漏れが発生するおそれがある。
高エネルギーのレーザー光を外部に漏洩させないために、シース（被覆）を破壊させない必要がある。
また、高エネルギーの光伝送を行うために紫外線域の給電光を適用している場合には、光ファイバーの損傷による漏洩箇所を目視発見することが難しい。漏洩損失により光ファイバーの損傷の疑いが検出できても、損傷箇所を特定することが難しい。
本開示の１つの態様の給電光伝送用光ファイバーケーブルは、給電光の伝送路を有する光ファイバーと、前記光ファイバーの外周に位置するケーブルシースと、を備え、前記ケーブルシースは、前記給電光を受光したとき蛍光発光し、当該蛍光の少なくとも一部を外部に放射する。
本開示の１つの態様の給電光伝送用光ファイバーケーブルによれば、光ファイバーの損傷により高エネルギーの給電光が光ファイバー外に漏れても、蛍光発光により波長拡散されエネルギーの損失、分散が生じるから、ケーブルシースの破壊を防ぎ、ケーブル外への高エネルギー光の漏洩を防止することができる。
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。
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）蛍光体を有する給電光伝送用光ファイバーケーブルについて
以上の光ファイバー給電システム１Ａにおける光ファイバーケーブル２００Ａ、光ファイバー給電システム１における光ファイバーケーブル２００、又は光ファイバー給電システム１Ｂにおける光ファイバーケーブル２００Ｂとして、図５に示すような外周部に蛍光体層２０Ｃを有する給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｃを適用する。図５には、給電光１１２の伝送路がコア２０ａであり、クラッド２０ｂに囲まれている構造を図示する。給電光の伝送路を図２の場合のクラッド２２０としても同様に実施することができる。
以上の光ファイバー給電システム１Ａにおける光ファイバーケーブル２００Ａ、光ファイバー給電システム１における光ファイバーケーブル２００、又は光ファイバー給電システム１Ｂにおける光ファイバーケーブル２００Ｂとして、図５に示すような外周部に蛍光体層２０Ｃを有する給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｃを適用する。図５には、給電光１１２の伝送路がコア２０ａであり、クラッド２０ｂに囲まれている構造を図示する。給電光の伝送路を図２の場合のクラッド２２０としても同様に実施することができる。
図５に示すように給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｃは、コア２０ａと、コア２０ａに接しコア２０ａの外周に位置するクラッド２０ｂとからなる光ファイバー２５０Ｃを備える。光ファイバー２５０Ｃは、給電光１１２の伝送路としてコア２０ａを有する。
さらに給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｃは、光ファイバー２５０Ｃの外周に位置し、給電光１１２に対する遮光性を有したケーブルシース２０ｄと、光ファイバー２５０Ｃとケーブルシース２０ｄとの間に位置し、給電光１１２を受光したとき蛍光発光する蛍光体層２０ｃとを備える。
さらに給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｃは、光ファイバー２５０Ｃの外周に位置し、給電光１１２に対する遮光性を有したケーブルシース２０ｄと、光ファイバー２５０Ｃとケーブルシース２０ｄとの間に位置し、給電光１１２を受光したとき蛍光発光する蛍光体層２０ｃとを備える。
図６に示すように光ファイバー２５０Ｃに亀裂２１ａが入ったとする。
さらに一部の給電光１１２ａが亀裂２１ａから漏れたとする。
給電光１１２ａはケーブル２００Ｃ外に漏れる前に、まず、蛍光体層２０ｃに到達する。
このとき、蛍光体層２０ｃは、給電光１１２ａを受光して蛍光２１ｂを発光する。
さらに一部の給電光１１２ａが亀裂２１ａから漏れたとする。
給電光１１２ａはケーブル２００Ｃ外に漏れる前に、まず、蛍光体層２０ｃに到達する。
このとき、蛍光体層２０ｃは、給電光１１２ａを受光して蛍光２１ｂを発光する。
図７は、給電光１１２のスペクトルと、蛍光体（２０ｃ）で変換された放射光１１２Ｔのスペクトルを示す。
給電光１１２としては紫外線が適用されている。放射光１１２Ｔには、給電光１１２に含まれていなかった波長域として蛍光２１ｂが含まれている。蛍光２１ｂは可視光線である。また、可視光線である蛍光２１ｂは、可視光域において給電光１１２より広帯域に広がっている。例えば、蛍光２１ｂは白色光である。
給電光１１２と同じ波長成分は、蛍光体層２０ｃによる波長拡散により、放射光１１２Ｔにおいては低レベルとなっている。
以上のように、給電光１１２のエネルギーは、広い波長域に拡散される。
これにより、 ケーブルシース２０ｄへの破壊エネルギーが小さくなり、ケーブルシース２０ｄの破壊を防ぐことができる。
ケーブルシース２０ｄが破壊されないので、給電光１１２がケーブル２００Ｃ外に漏れることなく、２次的な事故を防止できる。
給電光１１２としては紫外線が適用されている。放射光１１２Ｔには、給電光１１２に含まれていなかった波長域として蛍光２１ｂが含まれている。蛍光２１ｂは可視光線である。また、可視光線である蛍光２１ｂは、可視光域において給電光１１２より広帯域に広がっている。例えば、蛍光２１ｂは白色光である。
給電光１１２と同じ波長成分は、蛍光体層２０ｃによる波長拡散により、放射光１１２Ｔにおいては低レベルとなっている。
以上のように、給電光１１２のエネルギーは、広い波長域に拡散される。
これにより、 ケーブルシース２０ｄへの破壊エネルギーが小さくなり、ケーブルシース２０ｄの破壊を防ぐことができる。
ケーブルシース２０ｄが破壊されないので、給電光１１２がケーブル２００Ｃ外に漏れることなく、２次的な事故を防止できる。
ケーブルシース２０ｄとしては、蛍光２１ｂの少なくとも一部を透過させる性質を有するものを適用してもよい。ケーブルシース２０ｄの構成材料として、蛍光２１ｂの波長域（可視光域）で光透過率を有する材料を適用し、蛍光２１ｂの少なくとも一部の可視光線を透過させ、ケーブル２００Ｃ外へ発光させる。
このような構成によれば、ケーブル２００Ｃ外から蛍光２１ｂの発光を目視により観察することができる。
したがって、 光ファイバー２５０Ｃの損傷個所を特定することができ、迅速に対応することができる。
例えば、給電光１１２ａの漏洩損失により光ファイバー２５０Ｃの損傷の疑いを検出し、報知するシステムを同時に実施する。当該報知を契機に給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｃを外観検査することで、蛍光漏れの位置により光ファイバー２５０Ｃの損傷個所を特定することができる。
このような構成によれば、ケーブル２００Ｃ外から蛍光２１ｂの発光を目視により観察することができる。
したがって、 光ファイバー２５０Ｃの損傷個所を特定することができ、迅速に対応することができる。
例えば、給電光１１２ａの漏洩損失により光ファイバー２５０Ｃの損傷の疑いを検出し、報知するシステムを同時に実施する。当該報知を契機に給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｃを外観検査することで、蛍光漏れの位置により光ファイバー２５０Ｃの損傷個所を特定することができる。
以上の給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｃを、給電装置１１０から受電装置３１０までの全区間又は一部区間の光ファイバーケーブルとして適用する。全区間に給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｃを適用することで、全区間において以上の作用効果が得られる。一方、光ファイバーの損傷の発生が予測される区間などの一部区間に限定して給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｃを適用してもよい。
他の構成として、図８に示す給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｄを実施することができる。
給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｄにあっては、ケーブルシース２０ｅが蛍光発光する性質を有する。ケーブルシース２０ｅと光ファイバー２５０Ｃとの間には蛍光体層を有さず、ケーブルシース２０ｅに蛍光体が含まれている。
給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｄにあっては、ケーブルシース２０ｅが蛍光発光する性質を有する。ケーブルシース２０ｅと光ファイバー２５０Ｃとの間には蛍光体層を有さず、ケーブルシース２０ｅに蛍光体が含まれている。
図８に示すように給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｄは、給電光１１２の伝送路を有する光ファイバー２５０Ｃと、光ファイバー２５０Ｃの外周に位置するケーブルシース２０ｅとを備える。
図９に示すようにケーブルシース２０ｅは、給電光１１２ａを受光したとき蛍光２０ｂを発光し、当該蛍光２０ｂの少なくとも一部の可視光線を外部に放射する。
ケーブルシース２０ｅに含まれる蛍光体により蛍光２０ｂが発光するが、その一部は、ケーブル２００Ｄ外に放射される。その他は、上記ケーブル２００Ｃと同様に実施する。
図９に示すようにケーブルシース２０ｅは、給電光１１２ａを受光したとき蛍光２０ｂを発光し、当該蛍光２０ｂの少なくとも一部の可視光線を外部に放射する。
ケーブルシース２０ｅに含まれる蛍光体により蛍光２０ｂが発光するが、その一部は、ケーブル２００Ｄ外に放射される。その他は、上記ケーブル２００Ｃと同様に実施する。
したがって、給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｄによれば、図５及び図６に示したケーブル２００Ｃと同様に、光ファイバー２５０Ｃに損傷があっても給電光１１２ａによるケーブルシース２０ｄの破壊を防ぐことができ、蛍光漏れの位置により光ファイバー２５０Ｃの損傷個所を特定することができる。
以上の実施形態の給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｃ，２００Ｄによれば、光ファイバー２５０Ｃの損傷により高エネルギーの給電光１１２ａが光ファイバー２５０Ｃ外に漏れても、蛍光発光により波長拡散されエネルギーの損失、分散が生じるから、ケーブルシースの破壊を防ぎ、ケーブル外への高エネルギー光の漏洩を防止することができる。
また、光ファイバー２５０Ｃに損傷がない場合であって、光ファイバー２５０Ｃの許容曲げＲ(材質、ファイバー径等により指定される）を超えて 光ファイバー２５０Ｃが曲げられた場合、給電光１１２ａが光ファイバー２５０Ｃより外部に漏れ出す。これは、ファイバー形状が曲げられたことで、全反射出来ない角度となり漏れ出すことによる。
しかしながら、以上の実施形態の給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｃ，２００Ｄによれば、光ファイバー２５０Ｃの許容範囲外の変形により高エネルギーの給電光１１２ａが光ファイバー２５０Ｃ外に漏れても、蛍光発光により波長拡散されエネルギーの損失、分散が生じるから、ケーブルシースの破壊を防ぎ、ケーブル外への高エネルギー光の漏洩を防止することができる。
また、ケーブル外への蛍光漏れの位置により光ファイバー２５０Ｃの許容範囲外の変形個所を特定することができ、許容範囲外の変形箇所を許容範囲内に戻して蛍光漏れが解消すれば、施工を完了することができる。
しかしながら、以上の実施形態の給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｃ，２００Ｄによれば、光ファイバー２５０Ｃの許容範囲外の変形により高エネルギーの給電光１１２ａが光ファイバー２５０Ｃ外に漏れても、蛍光発光により波長拡散されエネルギーの損失、分散が生じるから、ケーブルシースの破壊を防ぎ、ケーブル外への高エネルギー光の漏洩を防止することができる。
また、ケーブル外への蛍光漏れの位置により光ファイバー２５０Ｃの許容範囲外の変形個所を特定することができ、許容範囲外の変形箇所を許容範囲内に戻して蛍光漏れが解消すれば、施工を完了することができる。
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。
以上の実施形態では、蛍光の一部がケーブル外に漏れるようにした漏洩個所表示機能を実施したが、ケーブルの破壊を防止する機能のみを実施してもよい。
以上の実施形態では、蛍光の一部がケーブル外に漏れるようにした漏洩個所表示機能を実施したが、ケーブルの破壊を防止する機能のみを実施してもよい。
１Ａ 光ファイバー給電システム
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
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
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
２００Ｃ 給電光伝送用光ファイバーケーブル
２００Ｄ 給電光伝送用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
２５０Ｃ 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
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
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
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
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
２００Ｃ 給電光伝送用光ファイバーケーブル
２００Ｄ 給電光伝送用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
２５０Ｃ 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
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
Claims (5)
- 給電光の伝送路を有する光ファイバーと、
前記光ファイバーの外周に位置するケーブルシースと、を備え、
前記ケーブルシースは、前記給電光を受光したとき蛍光発光し、当該蛍光の少なくとも一部を外部に放射する給電光伝送用光ファイバーケーブル。 - 前記給電光が紫外線で、前記蛍光が前記給電光より広帯域、かつ、可視光線である請求項１に記載の給電光伝送用光ファイバーケーブル。
- 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、
当該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、
一端が前記給電装置に接続可能とされ、他端が前記受電装置に接続可能とされ、前記給電光を伝送する光ファイバーケーブルと、を備えた光ファイバー給電システムであって、
前記給電装置から前記受電装置までの全区間又は一部区間の光ファイバーケーブルとして請求項１又は２に記載の給電光伝送用光ファイバーケーブルが適用された光ファイバー給電システム。 - 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３に記載の光ファイバー給電システム。
- 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３又は請求項４に記載の光ファイバー給電システム。
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|---|---|---|---|
| JP2020044888A JP7351775B2 (ja) | 2020-03-16 | 2020-03-16 | 給電光伝送用光ファイバーケーブル及び光ファイバー給電システム |
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| JP2020044888A JP7351775B2 (ja) | 2020-03-16 | 2020-03-16 | 給電光伝送用光ファイバーケーブル及び光ファイバー給電システム |
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|---|---|---|---|---|
| JP2000152523A (ja) | 1998-11-12 | 2000-05-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光パワー給電装置 |
| JP2001037105A (ja) | 1999-07-26 | 2001-02-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光パワー給電装置 |
| JP2006279380A (ja) | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光通信装置及び方法 |
| JP2008193327A (ja) | 2007-02-02 | 2008-08-21 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 光給電情報伝送装置 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000152523A (ja) | 1998-11-12 | 2000-05-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光パワー給電装置 |
| JP2001037105A (ja) | 1999-07-26 | 2001-02-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光パワー給電装置 |
| JP2006279380A (ja) | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光通信装置及び方法 |
| JP2008193327A (ja) | 2007-02-02 | 2008-08-21 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 光給電情報伝送装置 |
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|---|---|
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| WO2021186827A1 (ja) | 2021-09-23 |
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