JPH08321810A - 光信号伝送装置 - Google Patents

光信号伝送装置

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JPH08321810A
JPH08321810A JP7126265A JP12626595A JPH08321810A JP H08321810 A JPH08321810 A JP H08321810A JP 7126265 A JP7126265 A JP 7126265A JP 12626595 A JP12626595 A JP 12626595A JP H08321810 A JPH08321810 A JP H08321810A
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JP
Japan
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light
transmission device
signal
optical
optical transmission
Prior art date
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Pending
Application number
JP7126265A
Other languages
English (en)
Inventor
Naoki Kaiho
直樹 海保
Nobuhiko Tsuji
伸彦 辻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 一方の装置から光により電力を伝送すること
によって他方の装置の電源を不要とし、運転コストを低
減する。 【構成】 制御回路11および駆動回路12により、電
力となる一定量の直流分に信号となる交流成分を重畳し
て光源13を発光させ、その光を光分配器15および送
受光回路16a(16b)を介して制御局10からフィ
ールド局40(50)へ送出し、これをフィールド局4
0(50)の光分岐・結合器45を通して受け、受光器
43で信号光を電気信号に変換し、光電変換器42で電
力光を電力に変換する。なお、フィールド局40からの
信号は、制御回路41により光源44を情報に応じて発
光させることにより行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光伝送装置間で1本
の光ファイバを用い、一方から光により電力を供給しつ
つ双方向の信号伝送を行なう光信号伝送装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、この種の伝送装置では、2つ以
上の装置または局の間で光ファイバを伝送路として、光
による情報伝送を行なうものが多い。これは、伝送路の
環境から受ける電磁気的なノイズの影響に強く、防爆性
に優れていることによるものである。図4はこの種の従
来例を示す構成図で、10は制御局(主光伝送装置)、
11,21は制御回路、13a,13bは送受光回路、
131,222は光源、132,221は受光器、13
3,23は光分岐・結合器、20,30はフィールド局
(従光伝送装置)、24は電池、61,62は光ファイ
バ、71a,71bはコネクタをそれぞれ示している。
【0003】すなわち、制御局10はシステムの制御、
フィールド局20,30は温度,圧力を測定するセン
サ、またはその温度,圧力を制御する弁を含むアクチュ
エータとしての役割を、それぞれ果たしている。これら
の局間では、光ファイバ61,62で光信号による制御
データ,測定データの授受を行なうため光源,受光器,
光分岐・結合器からなる送受光回路を備えている。ここ
で、フィールド局20,30は設置環境の悪い、例えば
石油精製所の現場などのように引火,発火を極端に嫌う
危険領域に設置することを想定している。そのため、防
爆性(本質安全防爆などの条件)を最優先に高電圧の電
源を避けるよう、電源としては電池24が用いられてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のフ
ィールド局では電池を用いているためその定期的な交換
が必要となり、部品や作業を含む運転コストが高くなる
という問題がある。したがって、この発明の課題は運転
コストを低減し得る光信号伝送装置を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、請求項1の発明では、2つの光伝送装置の間で
1本の光ファイバを介して双方向通信を行なうに当た
り、複数のポートを持つ一方の光伝送装置(主光伝送装
置)にのみ電力源を持たせ、この主光伝送装置の前記ポ
ートから他方の光伝送装置(従光伝送装置)へ、光によ
り電力を伝送する光信号伝送装置において、前記主光伝
送装置を、所定波長の信号光と電力光とを発光する光源
と、この光源を一定の電力用直流成分に交流成分を重畳
させて駆動する駆動回路と、前記光源から発生する所定
波長の信号光と電力光とを前記複数のポートに分配する
光分配器と、前記従光伝送装置から受信した信号光を電
気信号に変換する受光器と、これらを制御する制御回路
とから構成し、前記従光伝送装置を、前記波長と異なる
波長で信号光を発生する光源と、前記主光伝送装置から
受信した信号光を電気信号に変換する受光器と、前記主
光伝送装置から受信した電力光を電力に変換する光電変
換器と、これらを制御する制御回路とから構成すること
を特徴としている。
【0006】請求項1の発明では、前記主光伝送装置の
光分配器を、前記光源から発生する光を平行光線束にす
るためのコリメートレンズと、この平行光線束をその進
行方向に通過させるとともに、反射により分岐,偏向さ
せて前記各ポートへ入射させる複数のビームスプリッタ
とから構成することができ(請求項2の発明)、また
は、前記主光伝送装置の光分配器を、前記光源から発生
する光を平行光線束にするためのコリメートレンズと、
この平行光線束をその進行方向に通過させるとともに、
反射により分岐,偏向させて前記各ポートへ入射させる
N個のビームスプリッタとから構成し、かつN個のビー
ムスプリッタの前記光源に近いものから順に番号を付与
したとき、第k(=1〜N)番目の透過光Tと反射光R
との比が、次式を満足するように構成することができる
(請求項3の発明)。T:R=N−k:1
【0007】
【作用】制御局(光給電側または主側)だけに電力源を
持たせ、フィールド側(光受電側または従側))へは1
本の光ファイバにより信号伝送と光による電力供給とを
行ない、フィールド側で光/電変換し得るよう構成する
ことにより、専用の電源を不要とし機器,作業を含む運
転コストを低減する。主光伝送装置の光源およびその駆
動回路を共通化することにより、例えば高価な半導体レ
ーザを用いる場合の低コスト化を可能とする。また、光
分配器によって主光伝送装置の光源から出射した光信
号,光電力を複数のポートに対して分配または等分配す
ることで、信号光と電力光を効率良く伝送できるように
する。
【0008】
【実施例】図1はこの発明の実施例を示す構成図であ
る。ここでは、制御局(主光伝送装置)10を光給電
側、フィールド局(従光伝送装置)40,50を光受電
側とし、例えば制御局10とフィールド局40(50)
との間における通信方法、および光による電力供給方法
について説明する。すなわち、制御局10には信号光お
よび光電力をフィールド局40(50)へ供給する光源
13,光分配器15およびフィールド局40(50)と
の信号光の授受を行なう送受光回路16a(16b)が
設けられ、その制御は制御回路11によって行なわれ
る。なお、制御局10とフィールド局40(50)との
間はコネクタ71a,71bおよび光ファイバ61(6
2)で結ばれている。
【0009】上記光源12から発生した光はコリメート
レンズ14で平行光線束にされ、光分配器15で送受光
回路16a(16b)へ分配される。光分配器15はビ
ームスプリッタ15a(15b)からなり、これは例え
ば誘電体多層膜を用いて通過光と反射光の分配比を任意
に設定することができる。上記送受光回路16aは受光
器161、光分岐・結合器162および光ファイバとの
結合レンズ163より構成される。この光分岐・結合器
162としては、例えば光波長選択フィルタを用いるこ
とができる。
【0010】フィールド局40には光ファイバとの結合
レンズ46、光分岐・結合器45、信号光を制御局10
へ送出する光源44、制御局10からの信号光を受信す
る受光器43、制御局10からの電力光を受けて電力に
変換する光電変換器42、およびこれらの制御を行なう
制御回路41が設けられている。光分岐・結合器45に
は、例えば光波長選択フィルタを用いることができる。
また、光電変換器42には、例えばガリウム砒素(Ga
As)を含む化合物半導体薄膜や、アモルファスシリコ
ン(a−Si)薄膜などを用いることができる。
【0011】ここで、制御局10からフィールド局40
への信号光および光電力の授受について説明する。光源
13(例えば半導体レーザダイオード)は、信号光およ
び光電力をフィールド局40へ送出する。このとき、発
光する光量は例えば図2に示すように、大部分を占める
一定の直流分を電力として、また、その上に重畳される
交流分を、情報を表現した信号に割り当てて送信する。
このように、一定の電力用直流成分に交流成分を重畳さ
せて光源13を駆動するのが、図1に示す駆動回路12
である。
【0012】以下、この光源13より発する光の信号お
よび電力をまとめて、制御局送信号光と呼ぶことにす
る。この制御局送信号光は、コリメートレンズ14で平
行光線束にされ、光分配器15で送受光回路16a(1
6b)へ分配される。分配された制御局送信号光は光分
岐・結合器162を透過し、結合レンズ163によりコ
ネクタ71aを経て光ファイバ61に入射され、フィー
ルド局側へ到達する。
【0013】フィールド局40では、制御局送信号光が
入力端のコネクタ71bを経て光分岐・結合器45を通
過し、受光器43および光電変換器42に入射する。上
記光の信号と電力のうち、信号分は受光器43で電気信
号に、電力分は光電変換器42で電力に、それぞれ変換
される。そのうちの電気信号は制御回路41に送られ、
制御情報として検出される一方、電力は光源44および
制御回路41など、フィールド局内部にある全ての機器
の電源となる。
【0014】次に、フィールド局40から制御局10へ
の光信号伝送過程について、説明する。光源44(例え
ば発光ダイオード)は、その発光波長を制御局10の光
源13のそれとは異ならせている。こうすることで信号
の弁別を容易にし、光信号の双方向伝送を効率良く行な
うことができるようにしている。
【0015】すなわち、フィールド局40の送信信号光
は光源44から発信し、光分岐・結合器45で反射され
て、装置の出力端となるコネクタ71bを経由して光フ
ァイバ61に入射し、制御局10へ伝送される。制御局
10では、フィールド局40の送信信号光は入力端のコ
ネクタ71aを介して、光分岐・結合器162により反
射されて、受光器161に入射する。受光器161では
光信号を電気信号に変換し、制御回路11に送る。制御
回路11では、これをフィールド局からの温度,圧力な
どの計測情報として受信する。
【0016】図3は図1の光分配器における分配の関係
を説明するための説明図である。ここでは、制御局10
には信号光および光電力を6つのフィールド局(40,
50,および図示しない他の4つ)へ送出する。光源1
3,光分配器15および上記6つのフィールド局と信号
光の授受を行なう送受光回路16a〜16fが設けら
れ、その制御は制御回路11によって行なわれる。な
お、制御局10とフィールド局40,50との間は光フ
ァイバ61,62で結ばれており、図示しないその他の
フィールド局も同様である。
【0017】さて、光源13から発生した光はコリメー
トレンズ14で平行光線束にされ、光分配器15で送受
光回路16a(16b)へ分配される。光分配器15は
ビームスプリッタ15a〜15fからなり、これらを例
えば誘電体多層膜を用いて透過光と反射光との分配比
(T:R)がそれぞれ、 15fについては、T:R=5:1 15eについては、T:R=4:1 15dについては、T:R=3:1 15cについては、T:R=2:1 15bについては、T:R=1:1 15aについては、T:R=0:1 となるようにする。
【0018】例えば、光源13の光量を「6」とすれ
ば、15fについては透過が「5」で反射は「1」,1
5eについては光量「5」のうち透過が「4」で反射は
「1」,15aについては光量「1」のうち透過が
「0」で反射は「1」…の如く、平行光線束を送受光回
路16a〜16fに「1」ずつ均等に分配することが可
能となる。一般的には、ビームスプリッタの数をN、ビ
ームスプリッタの光源13に近いものから順に番号をつ
けたとき、第k(1〜N)番目の透過光Tと反射光Rと
の比を、 T:R=N−k:1 なる関係を満足するように構成することで、光量を等分
に分配することが可能となる。
【0019】
【発明の効果】この発明によれば、一方の光伝送装置
(主光伝送装置)が複数のポートを持ちその1ポートか
ら少なくとも1つの光伝送装置(従光伝送装置)へ、1
本の光ファイバを介して双方向通信を行なう光信号伝送
装置において、主光伝送装置から従光伝送装置へ、光フ
ァイバを介して光により電力を供給し、従光伝送装置で
光電変換するようにしたので、電池等が不要となって運
転コストを低減し得る利点が得られる。また、給電側の
主光伝送装置の光源およびその駆動回路が各1つで済む
ため、例えば高価な半導体レーザを用いる場合の低コス
ト化が顕著となる。さらに、主光伝送装置の光源から出
射した光信号,光電力を複数のポートに対して分配また
は等分配できるので、信号光と電力光を効率良く伝送す
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す構成図である。
【図2】制御局送信号光の波形例を示す波形図である。
【図3】この発明による光分配器の構成を説明するため
の構成図である。
【図4】従来例を示す構成図である。
【符号の説明】
10…制御局(主光伝送装置)、11,21,41…制
御回路、12…駆動回路、131,222,13,44
…光源、14…コリメートレンズ、15…光分配器、1
5a〜15f…ビームスプリッタ、16a〜16f…送
受光回路、132,221,161,43…受光器、1
33,23,162,45…光分岐・結合器、163,
46…結合レンズ、20,30,40,50…フィール
ド局(従光伝送装置)、42…光電変換器、61,62
…光ファイバ、71a,71b…コネクタ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つの光伝送装置の間で1本の光ファイ
    バを介して双方向通信を行なうに当たり、複数のポート
    を持つ一方の光伝送装置(主光伝送装置)にのみ電力源
    を持たせ、この主光伝送装置の前記ポートから他方の光
    伝送装置(従光伝送装置)へ、光により電力を伝送する
    光信号伝送装置において、 前記主光伝送装置を、所定波長の信号光と電力光とを発
    光する光源と、この光源を一定の電力用直流成分に交流
    成分を重畳させて駆動する駆動回路と、前記光源から発
    生する所定波長の信号光と電力光とを前記複数のポート
    に分配する光分配器と、前記従光伝送装置から受信した
    信号光を電気信号に変換する受光器と、これらを制御す
    る制御回路とから構成し、 前記従光伝送装置を、前記波長と異なる波長で信号光を
    発生する光源と、前記主光伝送装置から受信した信号光
    を電気信号に変換する受光器と、前記主光伝送装置から
    受信した電力光を電力に変換する光電変換器と、これら
    を制御する制御回路とから構成することを特徴とする光
    信号伝送装置。
  2. 【請求項2】 前記主光伝送装置の光分配器を、前記光
    源から発生する光を平行光線束にするためのコリメート
    レンズと、この平行光線束をその進行方向に通過させる
    とともに、反射により分岐,偏向させて前記各ポートへ
    入射させる複数のビームスプリッタとから構成すること
    を特徴とする請求項1に記載の光信号伝送装置。
  3. 【請求項3】 前記主光伝送装置の光分配器を、前記光
    源から発生する光を平行光線束にするためのコリメート
    レンズと、この平行光線束をその進行方向に通過させる
    とともに、反射により分岐,偏向させて前記各ポートへ
    入射させるN個のビームスプリッタとから構成し、かつ
    N個のビームスプリッタの前記光源に近いものから順に
    番号を付与したとき、第k(=1〜N)番目の透過光T
    と反射光Rとの比が、次式を満足するように構成するこ
    とを特徴とする請求項1に記載の光信号伝送装置。 T:R=N−k:1
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7406173B2 (en) 2002-10-02 2008-07-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Quantum communication apparatus and quantum communication method
JP2013532408A (ja) * 2010-05-11 2013-08-15 シーレイト リミテッド ライアビリティー カンパニー 光パワー配信システム
WO2021014845A1 (ja) * 2019-07-22 2021-01-28 京セラ株式会社 給電装置、受電装置及び光ファイバー給電システム

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