JP7436160B2 - 光給電システム - 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、より一層の光給電効率の向上が求められている。そのための一つとして、受電側の電力負荷に対応した効率の良い給電の実現が求められている。
本開示の１つの態様の光給電システムは、
給電光を出力する複数の給電装置と、
前記複数の給電装置に対応させて設けられ、各々が対応する給電装置からの給電光を電力に変換する複数の受電装置と、
前記複数の受電装置の給電対象の必要電力量を検出する検出部と、
前記検出部が検出した前記必要電力量に基づいて、前記複数の給電装置の各々からの前記給電光の出力を制御する給電制御部と、
を備え、
前記給電制御部は、前記複数の給電装置の各々における出力量と給電効率との相関データに基づいて、前記複数の給電装置の各々からの前記給電光の出力を制御する。
給電光を出力する複数の給電装置と、
前記複数の給電装置に対応させて設けられ、各々が対応する給電装置からの給電光を電力に変換する複数の受電装置と、
前記複数の受電装置の給電対象の必要電力量を検出する検出部と、
前記検出部が検出した前記必要電力量に基づいて、前記複数の給電装置の各々からの前記給電光の出力を制御する給電制御部と、
を備え、
前記給電制御部は、前記複数の給電装置の各々における出力量と給電効率との相関データに基づいて、前記複数の給電装置の各々からの前記給電光の出力を制御する。
本開示の１つの態様の光給電システムによれば、受電側の電力負荷に対応した効率の良い給電を実現できる。
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、給電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、給電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、給電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のように、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）給電制御部
次に、給電量を制御する給電制御部について説明する。
〔第３実施形態〕
図５は、給電制御部が適用された第３実施形態の光ファイバー給電システムの構成図である。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。
次に、給電量を制御する給電制御部について説明する。
〔第３実施形態〕
図５は、給電制御部が適用された第３実施形態の光ファイバー給電システムの構成図である。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。
図５に示すように、第３実施形態の光ファイバー給電システム１Ｃは、第１のデータ通信装置１００Ｃと、光ファイバーケーブル２００Ｃと、第２のデータ通信装置３００Ｃとを備える。
光ファイバーケーブル２００Ｃは、光ファイバー２５０Ｃを含む。光ファイバー２５０Ｃは、コア２１０と、コア２１０の周囲の第１クラッド２２１と、第１クラッド２２１の周囲の第２クラッド２２２とを含む。コア２１０が信号光１２５、３２５の伝送路とされ、第１クラッド２２１及び第２クラッド２２２の各々が給電光１１２の伝送路とされる。
なお、光ファイバー２５０Ｃは、信号光１２５、３２５と、後述する２つの給電系統の給電光１１２とを伝送可能であれば、それぞれの伝送路は特に限定されない。２つの給電系統の給電光１１２を単一のコア又はクラッドで伝送してもよい。
なお、光ファイバー２５０Ｃは、信号光１２５、３２５と、後述する２つの給電系統の給電光１１２とを伝送可能であれば、それぞれの伝送路は特に限定されない。２つの給電系統の給電光１１２を単一のコア又はクラッドで伝送してもよい。
第２のデータ通信装置３００Ｃは、発信部３２０、受信部３３０及びデータ処理ユニット３４０のほか、２つの受電装置３１０（第１受電装置３１０ａ、第２受電装置３１０ｂ）と、電力検出部３６０とを含む。
２つの受電装置３１０は、光ファイバーケーブル２００Ｃを通して伝送されてきた給電光１１２を各々の光電変換素子３１１により電力に変換する。このうち第１受電装置３１０ａには、光ファイバー２５０Ｃの第１クラッド２２１からの給電光１１２が入力される。一方、第２受電装置３１０ｂには、光ファイバー２５０Ｃの第２クラッド２２２からの給電光１１２が入力される。２つの受電装置３１０で変換された電力は、発信部３２０、受信部３３０、データ処理ユニット３４０及び電力検出部３６０の駆動電力、その他の第２のデータ通信装置３００Ｃ内で必要となる駆動電力とされる。さらに、２つの受電装置３１０により変換された電力は外部機器用に出力されてもよい。
電力検出部３６０は、第２のデータ通信装置３００Ｃの駆動に必要な電力量（外部に出力される場合にはその分を含む）、つまり２つの受電装置３１０の給電対象の必要電力量を検出する。この必要電力量の検出手法は特に限定されず、第２のデータ通信装置３００Ｃの各部から消費電力の情報を取得してもよいし、当該各部の動作を監視して推定してもよい。
電力検出部３６０は、求めた必要電力量の情報（必要電力情報）をデータ処理ユニット３４０に送信する。データ処理ユニット３４０は、受信した必要電力情報を送信データ３２４に含めて発信部３２０のモジュレーター３２２に出力する。モジュレーター３２２は、送信データ３２４に基づくレーザー光３２３の変調により、必要電力情報を含む信号光３２５を、光ファイバーケーブル２００Ｃを通じて第１のデータ通信装置１００Ｃに出力する。
電力検出部３６０は、求めた必要電力量の情報（必要電力情報）をデータ処理ユニット３４０に送信する。データ処理ユニット３４０は、受信した必要電力情報を送信データ３２４に含めて発信部３２０のモジュレーター３２２に出力する。モジュレーター３２２は、送信データ３２４に基づくレーザー光３２３の変調により、必要電力情報を含む信号光３２５を、光ファイバーケーブル２００Ｃを通じて第１のデータ通信装置１００Ｃに出力する。
第１のデータ通信装置１００Ｃは、発信部１２０及び受信部１３０のほか、２つの給電装置１１０（第１給電装置１１０ａ、第２給電装置１１０ｂ）と、給電制御部としての給電制御部１５０とを含む。
２つの給電装置１１０は、光ファイバーケーブル２００Ｃに個別に給電光１１２を出力する。具体的には、第１給電装置１１０ａが光ファイバー２５０Ｃの第１クラッド２２１に給電光１１２を出力し、第２給電装置１１０ｂが光ファイバー２５０Ｃの第２クラッド２２２に給電光１１２を出力する。したがって、２つの給電装置１１０は、光ファイバーケーブル２００Ｃを介して２つの受電装置３１０と対応している。
すなわち、光ファイバー給電システム１Ｃは、第１給電装置１１０ａから第１受電装置３１０ａへの第１の給電系統と、第２給電装置１１０ｂから第２受電装置３１０ｂへの第２の給電系統との、２つの給電系統を備える。
すなわち、光ファイバー給電システム１Ｃは、第１給電装置１１０ａから第１受電装置３１０ａへの第１の給電系統と、第２給電装置１１０ｂから第２受電装置３１０ｂへの第２の給電系統との、２つの給電系統を備える。
給電制御部１５０は、受信部１３０の信号用フォトダイオード１３１から出力された信号光３２５から、第２のデータ通信装置３００Ｃの必要電力情報を取得する。そして、給電制御部１５０は、取得した必要電力情報に基づいて、２つの給電装置１１０（給電用半導体レーザー１１１）の各々からの給電光１１２の出力を制御する。
一般に、給電用半導体レーザーは、例えば最大出力では発熱が多くなるなど、その出力に応じて出力効率が変化する。また、光ファイバーは、伝送光量や伝送部位に応じて伝送効率が変化する。そのため、各給電系統では、給電量に応じて給電効率が変化する。
そこで、給電制御部１５０は、２つの給電系統による総給電量が第２のデータ通信装置３００Ｃの必要電力量を満足しつつ、２つの給電系統の正味の給電効率が所定値以上となるように、各給電装置１１０からの給電光１１２の出力を制御する。なお、この給電効率は、給電装置１１０（給電用半導体レーザー１１１）の出力効率と、光ファイバー２５０Ｃの伝送効率とのうち、少なくとも１つを含むものであればよい。
例えば、各給電系統における出力量と給電効率との相関データを予め保持しておき、このデータに基づいて正味の給電効率が最大となるように、２つの給電系統に出力を配分してもよい。あるいは、各給電系統において給電効率が所定値以上となる好ましい出力範囲を予め設定しておき、２つの給電系統ともこの出力範囲内で使用されるように出力を配分してもよい。もしくは、２つの給電装置１１０（２つの給電系統）に対し使用する優先順位を予め割り当てておき、必要電力量に応じて、この優先順位の高い給電装置１１０から順次給電光１１２を出力させてもよい。つまり、常態では例えば第１の給電系統を優先して使いつつ、第２のデータ通信装置３００Ｃの必要電力量が第１の給電系統の給電量上限を上回った場合に第２の給電系統を使用するなどしてもよい。
これにより、受電側の第２のデータ通信装置３００Ｃの必要電力量に対応させて、正味の給電効率が好ましい範囲内となるように２つの給電装置１１０の出力が調整される。すなわち、従来の給電システムにおいては、受電側の電力負荷に依らず給電装置が一定（最大）の電力を供給していたため、受電側の電力負荷が低いときには余剰電力が無駄に消費されていた。この点、本実施形態の光ファイバー給電システム１Ｃでは、受電側の必要電力量に対応させて２つの給電装置１１０の出力が適宜調整されるので、従来と異なり、受電側の電力負荷に対応した効率の良い給電を実現できる。
一般に、給電用半導体レーザーは、例えば最大出力では発熱が多くなるなど、その出力に応じて出力効率が変化する。また、光ファイバーは、伝送光量や伝送部位に応じて伝送効率が変化する。そのため、各給電系統では、給電量に応じて給電効率が変化する。
そこで、給電制御部１５０は、２つの給電系統による総給電量が第２のデータ通信装置３００Ｃの必要電力量を満足しつつ、２つの給電系統の正味の給電効率が所定値以上となるように、各給電装置１１０からの給電光１１２の出力を制御する。なお、この給電効率は、給電装置１１０（給電用半導体レーザー１１１）の出力効率と、光ファイバー２５０Ｃの伝送効率とのうち、少なくとも１つを含むものであればよい。
例えば、各給電系統における出力量と給電効率との相関データを予め保持しておき、このデータに基づいて正味の給電効率が最大となるように、２つの給電系統に出力を配分してもよい。あるいは、各給電系統において給電効率が所定値以上となる好ましい出力範囲を予め設定しておき、２つの給電系統ともこの出力範囲内で使用されるように出力を配分してもよい。もしくは、２つの給電装置１１０（２つの給電系統）に対し使用する優先順位を予め割り当てておき、必要電力量に応じて、この優先順位の高い給電装置１１０から順次給電光１１２を出力させてもよい。つまり、常態では例えば第１の給電系統を優先して使いつつ、第２のデータ通信装置３００Ｃの必要電力量が第１の給電系統の給電量上限を上回った場合に第２の給電系統を使用するなどしてもよい。
これにより、受電側の第２のデータ通信装置３００Ｃの必要電力量に対応させて、正味の給電効率が好ましい範囲内となるように２つの給電装置１１０の出力が調整される。すなわち、従来の給電システムにおいては、受電側の電力負荷に依らず給電装置が一定（最大）の電力を供給していたため、受電側の電力負荷が低いときには余剰電力が無駄に消費されていた。この点、本実施形態の光ファイバー給電システム１Ｃでは、受電側の必要電力量に対応させて２つの給電装置１１０の出力が適宜調整されるので、従来と異なり、受電側の電力負荷に対応した効率の良い給電を実現できる。
なお、第３実施形態の光ファイバー給電システム１Ｃでは、図６に示すように、必要電力情報を、光ファイバーケーブル２００Ｃとは異なる伝送路２８１を通じて、第２のデータ通信装置３００Ｃの電力検出部３６０から第１のデータ通信装置１００Ｃの給電制御部１５０に送信してもよい。この場合、電力検出部３６０は、第２のデータ通信装置３００Ｃから独立した外部装置であってもよい。
また、第３実施形態の光ファイバー給電システム１Ｃは、図４の光ファイバー給電システムのように、信号光を伝送する光ファイバーと、給電光を伝送する光ファイバーとを別々に備えていてもよい。
また、第３実施形態の光ファイバー給電システム１Ｃは、図４の光ファイバー給電システムのように、信号光を伝送する光ファイバーと、給電光を伝送する光ファイバーとを別々に備えていてもよい。
〔第４実施形態〕
図７は、給電制御部が適用された第４実施形態の光ファイバー給電システムの構成図である。図７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。
図７は、給電制御部が適用された第４実施形態の光ファイバー給電システムの構成図である。図７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。
図７に示すように、第４実施形態の光ファイバー給電システム１Ｄは、主に通信系統を備えていない点で、第３実施形態の光ファイバー給電システム１Ｃと異なる。ただし、光ファイバー給電システム１Ｄは、給電系統から独立した図示しない通信系統を備えていてもよい。
光ファイバー給電システム１Ｄは、２つの給電装置１１０、光ファイバーケーブル２００Ｄ、２つの受電装置３１０を備える。
光ファイバーケーブル２００Ｄは、光ファイバー２５０Ｄを含む。光ファイバー２５０Ｄは、コア２１０と、コア２１０の周囲のクラッド２２０とを含む。コア２１０とクラッド２２０の各々が給電光１１２の伝送路とされる。ただし、光ファイバー２５０Ｄは、２つの給電系統の給電光１１２を伝送可能であれば、それぞれの伝送路は特に限定されない。２つの給電系統の給電光１１２を単一のコア又はクラッドで伝送してもよい。
２つの給電装置１１０と２つの受電装置３１０とは、互いに対応しており、２つの給電系統を構成する。第１の給電系統では、第１給電装置１１０ａからの給電光１１２が光ファイバー２５０Ｄのコア２１０を通じて第１受電装置３１０ａに供給される。第２の給電系統では、第２給電装置１１０ｂからの給電光１１２が光ファイバー２５０Ｄのクラッド２２０を通じて第２受電装置３１０ｂに供給される。
２つの受電装置３１０で給電光１１２から変換された電力は、給電対象３７０に供給される。給電対象３７０は、その必要電力量が電力検出部３６０によって検出される。電力検出部３６０は、伝送路２８１を通じて必要電力量の情報を給電側の給電制御部１５０に送信する。
２つの受電装置３１０で給電光１１２から変換された電力は、給電対象３７０に供給される。給電対象３７０は、その必要電力量が電力検出部３６０によって検出される。電力検出部３６０は、伝送路２８１を通じて必要電力量の情報を給電側の給電制御部１５０に送信する。
給電制御部１５０は、受信した必要電力情報に基づいて、２つの給電装置１１０（給電用半導体レーザー１１１）の各々からの給電光１１２の出力を制御する。
これにより、上記第３実施形態と同様に、受電側の第２のデータ通信装置３００Ｃの必要電力量に対応させて、正味の給電効率が好ましい範囲内となるように２つの給電装置１１０の出力が調整される。したがって、受電装置の電力負荷に依らず給電装置が一定（最大）の電力を供給していた従来と異なり、受電側の電力負荷に対応した効率の良い給電を実現できる。
これにより、上記第３実施形態と同様に、受電側の第２のデータ通信装置３００Ｃの必要電力量に対応させて、正味の給電効率が好ましい範囲内となるように２つの給電装置１１０の出力が調整される。したがって、受電装置の電力負荷に依らず給電装置が一定（最大）の電力を供給していた従来と異なり、受電側の電力負荷に対応した効率の良い給電を実現できる。
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。
例えば上記第３及び第４実施形態では、光ファイバー給電システムが２つの給電系統（すなわち、２つの給電装置とこれに対応する２つの受電装置、及び給電光を供給するための光ファイバー内の２つのクラッド）を備えることとしたが、当該給電系統は複数であれば、その数量は特に限定されない。
また、受電装置の給電対象は、その必要電力量が検出可能であれば、光ファイバー給電システムの外部の機器であってもよい。
例えば上記第３及び第４実施形態では、光ファイバー給電システムが２つの給電系統（すなわち、２つの給電装置とこれに対応する２つの受電装置、及び給電光を供給するための光ファイバー内の２つのクラッド）を備えることとしたが、当該給電系統は複数であれば、その数量は特に限定されない。
また、受電装置の給電対象は、その必要電力量が検出可能であれば、光ファイバー給電システムの外部の機器であってもよい。
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）
１Ｃ 光ファイバー給電システム（光給電システム）
１Ｄ 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
１００Ｃ 第１のデータ通信装置
１１０ 給電装置
１１０ａ 第１給電装置
１１０ｂ 第２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 給電制御部
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 光ファイバーケーブル
２００Ｄ 光ファイバーケーブル
２１０ コア
２２０ クラッド
２２１ 第１クラッド
２２２ 第２クラッド
２５０Ａ 光ファイバー
２５０ 光ファイバー
２５０Ｃ 光ファイバー
２５０Ｄ 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
３００Ｃ 第２のデータ通信装置
３１０ 受電装置
３１０ａ 第１受電装置
３１０ｂ 第２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 電力検出部（検出部）
３７０ 給電対象
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）
１Ｃ 光ファイバー給電システム（光給電システム）
１Ｄ 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
１００Ｃ 第１のデータ通信装置
１１０ 給電装置
１１０ａ 第１給電装置
１１０ｂ 第２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 給電制御部
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 光ファイバーケーブル
２００Ｄ 光ファイバーケーブル
２１０ コア
２２０ クラッド
２２１ 第１クラッド
２２２ 第２クラッド
２５０Ａ 光ファイバー
２５０ 光ファイバー
２５０Ｃ 光ファイバー
２５０Ｄ 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
３００Ｃ 第２のデータ通信装置
３１０ 受電装置
３１０ａ 第１受電装置
３１０ｂ 第２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 電力検出部（検出部）
３７０ 給電対象
Claims (6)
- 給電光を出力する複数の給電装置と、
前記複数の給電装置に対応させて設けられ、各々が対応する給電装置からの給電光を電力に変換する複数の受電装置と、
前記複数の受電装置の給電対象の必要電力量を検出する検出部と、
前記検出部が検出した前記必要電力量に基づいて、前記複数の給電装置の各々からの前記給電光の出力を制御する給電制御部と、
を備え、
前記給電制御部は、前記複数の給電装置の各々における出力量と給電効率との相関データに基づいて、前記複数の給電装置の各々からの前記給電光の出力を制御する、
光給電システム。 - 前記給電制御部は、前記複数の給電装置から前記複数の受電装置への総給電量が前記必要電力量を満足しつつ、正味の給電効率が所定値以上となるように、前記複数の給電装置の各々からの前記給電光の出力を制御する、
請求項１に記載の光給電システム。 - 前記給電効率は、前記給電装置の出力に応じた出力効率と、前記複数の給電装置から前記複数の受電装置へ給電光を伝送する光ファイバーの伝送効率との少なくとも１つを含む、
請求項２に記載の光給電システム。 - 前記複数の給電装置には、使用する優先順位が予め割り当てられており、
前記給電制御部は、前記必要電力量に応じて、前記優先順位の高い給電装置から順次前記給電光を出力させる、
請求項１に記載の光給電システム。 - 前記複数の給電装置を含む第１のデータ通信装置と、
前記第１のデータ通信装置と信号光により光通信し、前記複数の受電装置を含む第２のデータ通信装置と、
前記第１のデータ通信装置と前記第２のデータ通信装置との間で前記給電光と前記信号光とを伝送する光ファイバーと、
を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光給電システム。 - 前記給電制御部は、前記第１のデータ通信装置に設けられ、
前記検出部は、前記第２のデータ通信装置に設けられ、検出した前記必要電力量の情報を前記信号光により前記第１のデータ通信装置に送信する、
請求項５に記載の光給電システム。
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