JPS6198130A - パワー伝送方法及びその構成 - Google Patents
パワー伝送方法及びその構成Info
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- JPS6198130A JPS6198130A JP60230928A JP23092885A JPS6198130A JP S6198130 A JPS6198130 A JP S6198130A JP 60230928 A JP60230928 A JP 60230928A JP 23092885 A JP23092885 A JP 23092885A JP S6198130 A JPS6198130 A JP S6198130A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
- H01L27/153—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
- H04B10/806—Arrangements for feeding power
- H04B10/807—Optical power feeding, i.e. transmitting power using an optical signal
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は光ファイバを経由した遠隔の物5体へのパワー
の供給に関する。
の供給に関する。
従来の技術
パワーを加えんとする、又は制御VんどJ゛る遠隔の装
置へ光ファイバを経由してパワーを伝送することか公知
である。公開された英国特許出願第2150780号に
は例えば海底用途の如き高光パワーが安全と思われる場
所で使われる1例えば水圧ないし空気圧弁の如き制御を
受ける装置を光学的に遠隔動作させる構成が開示されて
いる。例えば高パワーレーザのパワーが光フアイバ中を
伝送された後熱吸収面にあたり、例えばフレオンの一種
の如き揮発性の液体が蒸発される。これがじやばらを介
して、制御を受ける装置を動作さゼる出力棒を駆動する
。あるいはこの応用では光に応答覆るのにバイメタル帯
、サーモスタット形容器、あるいは形状記憶金属帯を含
んでもよい。
置へ光ファイバを経由してパワーを伝送することか公知
である。公開された英国特許出願第2150780号に
は例えば海底用途の如き高光パワーが安全と思われる場
所で使われる1例えば水圧ないし空気圧弁の如き制御を
受ける装置を光学的に遠隔動作させる構成が開示されて
いる。例えば高パワーレーザのパワーが光フアイバ中を
伝送された後熱吸収面にあたり、例えばフレオンの一種
の如き揮発性の液体が蒸発される。これがじやばらを介
して、制御を受ける装置を動作さゼる出力棒を駆動する
。あるいはこの応用では光に応答覆るのにバイメタル帯
、サーモスタット形容器、あるいは形状記憶金属帯を含
んでもよい。
発明が解決しようとする問題点
かかる構成は遠隔装置を動作さけるに必要なパワーの大
きさが比較的小さいため満足な結束が1qられている。
きさが比較的小さいため満足な結束が1qられている。
本発明の目的は動力の光伝達の原理を伝送さるべきパワ
ーが比較的大きく、及び/又は光を伝送する距離が比較
的大きい装置用に拡張することにある。
ーが比較的大きく、及び/又は光を伝送する距離が比較
的大きい装置用に拡張することにある。
問題点を解決するための手段
本発明はパワーを消費するあるいは直接動作される遠隔
の装置にパワーを供給するパワー伝送方法であって、パ
ワーは0.70ないし1.7μmの程度の波長の、高パ
ワー気体又は固体レーザ又は超光光グインードにより発
生される光の形で、多モード型長波長光ファイバを介し
て伝送され、光パワーを伝送するのに用いられるファイ
バは50ないし400μmの範囲であるのが典型的な比
較的太いコアを右し、光(よ遠隔の装置の光応答形の検
出器に当てられ、また検出器の出力がこれを(り用りる
装置に加えられることを特徴とする伝送方法を提供する
。
の装置にパワーを供給するパワー伝送方法であって、パ
ワーは0.70ないし1.7μmの程度の波長の、高パ
ワー気体又は固体レーザ又は超光光グインードにより発
生される光の形で、多モード型長波長光ファイバを介し
て伝送され、光パワーを伝送するのに用いられるファイ
バは50ないし400μmの範囲であるのが典型的な比
較的太いコアを右し、光(よ遠隔の装置の光応答形の検
出器に当てられ、また検出器の出力がこれを(り用りる
装置に加えられることを特徴とする伝送方法を提供する
。
本発明は又、調査9通信、及び制御用システム又は装置
の遠隔操作のためのパワー伝送方法であって、パワー源
がシステム又は装置に十分なパワーを伝送する能力を有
する光フアイバ材料のケーブルにJ:リシステム又は装
置に結合されており、またパワーはパワー源により駆υ
」される光源から光ファイバに供給され、また遠隔のシ
ステム又は装置においてファイバににり伝送された光は
太陽電池あるいは光化学変換装置の如き光応答装置にあ
たり、光応答装置は該システム又は装買ヘパワーを供給
することを特徴とする方法を提供する。
の遠隔操作のためのパワー伝送方法であって、パワー源
がシステム又は装置に十分なパワーを伝送する能力を有
する光フアイバ材料のケーブルにJ:リシステム又は装
置に結合されており、またパワーはパワー源により駆υ
」される光源から光ファイバに供給され、また遠隔のシ
ステム又は装置においてファイバににり伝送された光は
太陽電池あるいは光化学変換装置の如き光応答装置にあ
たり、光応答装置は該システム又は装買ヘパワーを供給
することを特徴とする方法を提供する。
かかる構成は電力が金Has体を介して供給されている
従来の動力供給構成に対して利点を有する。
従来の動力供給構成に対して利点を有する。
光ファイバは金属導体J:り軽く、ある程度の浮力を有
する。これは潜水艦探知用にヘリコプタに搭載される「
ダンキング」ソナー及び曳行アレイ。
する。これは潜水艦探知用にヘリコプタに搭載される「
ダンキング」ソナー及び曳行アレイ。
又潜水車輌への動力供給リンクへの応用において顕著と
なる。かかる場合、又他にも機密性が小要な場合、ファ
イバは電磁気的干渉を受けず、よた信号を放射しない点
で利点を有する。これはまた干渉を生じないことも意味
する。さらに標準的な金屈供蛤ケーブルに比べ光フアイ
バケーブルは相対的に軽く、展開が容易である点でも有
利である。
なる。かかる場合、又他にも機密性が小要な場合、ファ
イバは電磁気的干渉を受けず、よた信号を放射しない点
で利点を有する。これはまた干渉を生じないことも意味
する。さらに標準的な金屈供蛤ケーブルに比べ光フアイ
バケーブルは相対的に軽く、展開が容易である点でも有
利である。
以下図面を参照しながら本発明を実施例につきJ1明り
る。
る。
上に説明した方法ではパワー源と、光ファイバと、検出
器及びパワー貯蔵器の組合わせが用いられる。さらにパ
ワー供給に応じて動作される何らかの手段を用いてもよ
い。これらを以下別々に考察する。
器及びパワー貯蔵器の組合わせが用いられる。さらにパ
ワー供給に応じて動作される何らかの手段を用いてもよ
い。これらを以下別々に考察する。
パワー源
好ましいパワー源は固体レーザであるが他の形のレーザ
、あるいはいわゆる超発光ダイオードを用いることもで
きる。上の波長範囲にお【プるV」作に(よ以下の形の
ものが適している: (i>100mW程度の連続波(GW)出力を丘’、1
”JるF中心レーザ。これはTEMモードで動作し、波
長は1.4ないし1.6μlである。
、あるいはいわゆる超発光ダイオードを用いることもで
きる。上の波長範囲にお【プるV」作に(よ以下の形の
ものが適している: (i>100mW程度の連続波(GW)出力を丘’、1
”JるF中心レーザ。これはTEMモードで動作し、波
長は1.4ないし1.6μlである。
(ii) CW出力30mWないし600WでTEMT
ニード又は多モードで動作するネオジム−Y△Gレーザ
。1.6μl及び1.3μmの波長が使用可能。
ニード又は多モードで動作するネオジム−Y△Gレーザ
。1.6μl及び1.3μmの波長が使用可能。
(iii)波長0.88 μm 、 1.3μm及び
155μmのGaASP及び[nGaASPの如き固体
レーデ。
155μmのGaASP及び[nGaASPの如き固体
レーデ。
固体レーザのかわりにGaAsP及びI nGaAsP
形のいわゆる超発光ダイオ−14を用いることもできる
。
形のいわゆる超発光ダイオ−14を用いることもできる
。
場合によってはパルス化された出力を加えることもでき
る。例えばレーザの比較的高いピごフレベル出力を用い
て石英あるいは薄膜シリコン検知器を動作させること、
すなわち共振構造を励起1′ることもできる。
る。例えばレーザの比較的高いピごフレベル出力を用い
て石英あるいは薄膜シリコン検知器を動作させること、
すなわち共振構造を励起1′ることもできる。
本構成をパワーの遠距離伝送に用いる場合は伝送せんと
するパワーのコードを有する固体レーザが特に適してい
る。
するパワーのコードを有する固体レーザが特に適してい
る。
1.55μmのレーク“は長波長光ファイバの1.55
μmの最小吸収波長に対応するので有利である。ざらに
]−ド化は多くの特に機密保護に関係する用途で必要で
ありまた望ましい。かかる波長の使用は、人間の目が1
.4μmより短い波長を吸収し、その最大許容レベルが
10zの視距離で0.85μmにて2.8Wであること
から、比較的安全である。水中では水による吸収がある
ためかかるファイバの使用はさらに安全である。他の利
点は長波長レー11は通常他のレーザよりすぐれた熱伝
導特性を有し、また面のfl傷が少ないことである。
μmの最小吸収波長に対応するので有利である。ざらに
]−ド化は多くの特に機密保護に関係する用途で必要で
ありまた望ましい。かかる波長の使用は、人間の目が1
.4μmより短い波長を吸収し、その最大許容レベルが
10zの視距離で0.85μmにて2.8Wであること
から、比較的安全である。水中では水による吸収がある
ためかかるファイバの使用はさらに安全である。他の利
点は長波長レー11は通常他のレーザよりすぐれた熱伝
導特性を有し、また面のfl傷が少ないことである。
メ号構造を有する単一大容量チヤンネル化狭ス1〜ライ
プレーザを用いることで室温で40〜100mWの凸型
的には連続波を発生するレーザが得られる。−の構成で
はかかるストライプは大コアファイバ、すなわちいわゆ
るフラットファイバの端面を横切って配設される。レー
ザパッケージ中の、あるいは協8する結合器中の集光レ
ンズを用いることによりファイバへ入る光は約80mW
(すなわち120mWの66%、ただし120mWは3
つのストライプからの3X120mWより生じる)にな
る。
プレーザを用いることで室温で40〜100mWの凸型
的には連続波を発生するレーザが得られる。−の構成で
はかかるストライプは大コアファイバ、すなわちいわゆ
るフラットファイバの端面を横切って配設される。レー
ザパッケージ中の、あるいは協8する結合器中の集光レ
ンズを用いることによりファイバへ入る光は約80mW
(すなわち120mWの66%、ただし120mWは3
つのストライプからの3X120mWより生じる)にな
る。
好ましい光源は各々は40mWを出力し、互いに25μ
m隔てられた、ファイバコアを横切る3つのかかるレー
ザストライプを使用する。レーザパッケージ中の、又は
レーザトレイルと光ファイバとの間の結合器中の集光レ
ンズを用いてaom wがファイバ中に入射される。多
モードファイバ中での損失が1.55μmで0.5dB
/ lkの程度と仮定すると40rrlWが6K111
ftllすれて得られる。レーザを冷却することができ
ればより高いパワーを扱うことができ、レーザからファ
イバへ供給することができる。冷却が適当な場合6Km
のファイバを経て1ワツトが得られる。
m隔てられた、ファイバコアを横切る3つのかかるレー
ザストライプを使用する。レーザパッケージ中の、又は
レーザトレイルと光ファイバとの間の結合器中の集光レ
ンズを用いてaom wがファイバ中に入射される。多
モードファイバ中での損失が1.55μmで0.5dB
/ lkの程度と仮定すると40rrlWが6K111
ftllすれて得られる。レーザを冷却することができ
ればより高いパワーを扱うことができ、レーザからファ
イバへ供給することができる。冷却が適当な場合6Km
のファイバを経て1ワツトが得られる。
単一モードファイバを使用した場合はファイバを駆動す
るのに1つのレーザしか使用できない。
るのに1つのレーザしか使用できない。
光をファイバへ入射させるのに数個のレーザが使用でき
、これらは例えば直線的、あるいは整合的配列の如き配
列に構成することができる。かかるレーデは半導体レー
ザでよく、光結合器を経て主ファイバへ続く別個の端部
ファイバへ出力を供給する。あるいはファイバは結合器
を用いず、ケ−プル中で別体となっていてもよい。多分
岐結合器を用いた場合、主フアイバ中を伝送される光の
強度は全入力強度の総和にはならない。これはかかる結
合器の性質による。
、これらは例えば直線的、あるいは整合的配列の如き配
列に構成することができる。かかるレーデは半導体レー
ザでよく、光結合器を経て主ファイバへ続く別個の端部
ファイバへ出力を供給する。あるいはファイバは結合器
を用いず、ケ−プル中で別体となっていてもよい。多分
岐結合器を用いた場合、主フアイバ中を伝送される光の
強度は全入力強度の総和にはならない。これはかかる結
合器の性質による。
L2ヱイ天
多くの用途において、特に海底用途においては、結合器
にお1プるホラトスボッ1−の危険がほとんどない利点
のためいわゆる「太い」ファイバが使用される。また低
損失多分岐結合器も利用される。
にお1プるホラトスボッ1−の危険がほとんどない利点
のためいわゆる「太い」ファイバが使用される。また低
損失多分岐結合器も利用される。
かかる「太い」ファイバはデータ伝送用の単一モードフ
ァイバといっしょにケーブル中に組込める。
ァイバといっしょにケーブル中に組込める。
かくてシステムノードにおいて比較的高いパワーを取出
づことができ、また検出器が動作されノードのレーザ又
はLED光源を用いて高い帯域幅情fuを単一モードフ
ァイバに戻す。場合によっては用途及び必要なパワーに
応じて標準的な多モード50μm 、8511mあるい
は100μmコアフフイバを用いることもできる。
づことができ、また検出器が動作されノードのレーザ又
はLED光源を用いて高い帯域幅情fuを単一モードフ
ァイバに戻す。場合によっては用途及び必要なパワーに
応じて標準的な多モード50μm 、8511mあるい
は100μmコアフフイバを用いることもできる。
あるいは、ノードを駆動するのに使われるCW光は変調
された後車一又は多モードファイバを介して戻されても
よい。
された後車一又は多モードファイバを介して戻されても
よい。
本発明のいくつかの用途で考慮しなければならない要因
の−に、ラマン散乱/ブリユアン散乱の如きファイバの
パワー伝送能ノjを限定する非線形効果がある。この点
に関し、ディー・カッターによる論文[1,3μmにお
ける低損失シリカファイバ中の誘導ブリユアン散乱の観
測」、エレクトロニクス レター110月10日号 1
982年第18巻第12号に注意が必要である。かかる
効果はファイバへのパワーの伝達を限定し、この限疫は
単一モードファイバの場合はかなり低いが多モードファ
イバの場合はより高い。このため他モードファイバが好
まれる。
の−に、ラマン散乱/ブリユアン散乱の如きファイバの
パワー伝送能ノjを限定する非線形効果がある。この点
に関し、ディー・カッターによる論文[1,3μmにお
ける低損失シリカファイバ中の誘導ブリユアン散乱の観
測」、エレクトロニクス レター110月10日号 1
982年第18巻第12号に注意が必要である。かかる
効果はファイバへのパワーの伝達を限定し、この限疫は
単一モードファイバの場合はかなり低いが多モードファ
イバの場合はより高い。このため他モードファイバが好
まれる。
典型的な単一モードファイバ、すなわち125μmのク
ラッドを有する50μmコアを有し、1d3/K11の
減衰が仮定されたファイバの場合入力パワーの限界は1
72mWであり、その際50〜60mWの出力飽和を有
することが分った。
ラッドを有する50μmコアを有し、1d3/K11の
減衰が仮定されたファイバの場合入力パワーの限界は1
72mWであり、その際50〜60mWの出力飽和を有
することが分った。
250μmのコアを有する太いファイバの場合で1cf
3 /−の減衰を仮定すると入力閾値は2.7Wで最大
出力は700〜900mWであるのが分った。
3 /−の減衰を仮定すると入力閾値は2.7Wで最大
出力は700〜900mWであるのが分った。
これらの結果は全U 1.3μmの波長を用いている。
夾−一隅
用途に応じていくつかの検出法が動力供給を受けるノー
ドで使用できる。これらは: (a)瓜二且1月であり、光変調が気体の膨張・収縮効
果に変換され、出力がさらに音響的に増幅される。かか
る装置を「動力」ビームに応答するのに用いる場合はビ
ームは連続波ではない。
ドで使用できる。これらは: (a)瓜二且1月であり、光変調が気体の膨張・収縮効
果に変換され、出力がさらに音響的に増幅される。かか
る装置を「動力」ビームに応答するのに用いる場合はビ
ームは連続波ではない。
(b) mであり、パワーの貯蔵及び動作にバイメタル
帯、バイモル圧電素子、フレオンの如き膨張可能ガスを
用いる。かかる検出法のいくつかは出願人による前記公
開出願明細書に記載されている。この別の一般的検出器
は光音響効果、illえばガスセル中の炭化綿を用いて
いる。
帯、バイモル圧電素子、フレオンの如き膨張可能ガスを
用いる。かかる検出法のいくつかは出願人による前記公
開出願明細書に記載されている。この別の一般的検出器
は光音響効果、illえばガスセル中の炭化綿を用いて
いる。
バイメタル帯を用いる際はこれを60℃で相変態を27
L/折曲り動作を強調する二酸化バナジウムのような
材料で被覆してもよい。
L/折曲り動作を強調する二酸化バナジウムのような
材料で被覆してもよい。
(c)蓄雷池二−ハを=うゴh び′−8155μmを
使用する場合はT nGaAsあるいはGe太陽電池を
検出に使える。他の形の使用可能な検出器は第1の、気
相ないしMOCVD技術で得られた■nP基板を有する
I nGaAs装置である。
使用する場合はT nGaAsあるいはGe太陽電池を
検出に使える。他の形の使用可能な検出器は第1の、気
相ないしMOCVD技術で得られた■nP基板を有する
I nGaAs装置である。
M1図は下側に中型リン化インジウムの層2を右する接
触層1を右ケる電池を示す。層2はn型リン化インジウ
ム基板4上の■nGaAs再結合ゾーン3上に位置する
。放射はこのセルに矢印で −示した如く、環状電
極5で囲まれた領域に当たる。
触層1を右ケる電池を示す。層2はn型リン化インジウ
ム基板4上の■nGaAs再結合ゾーン3上に位置する
。放射はこのセルに矢印で −示した如く、環状電
極5で囲まれた領域に当たる。
かかる構造はI nGaAs十にInPを有し、パッシ
ベートされたブσ−す検出器が形成される。
ベートされたブσ−す検出器が形成される。
第2図に他の一般的に同様な形の装置を示す。
ここではファイバ端が「向けられ」だ、200μmの厚
さのウェハである半絶縁リン化インジウムの層10が存
在する。このすぐ下には2〜4μmの厚さのLPEリン
化インジウム層により形成された前面接触層11が存在
する。この材料は1018〜1019c「3のドーピン
グレベルのn゛型のものである。この下には1μmの厚
さ’Q 1016cm−3のn−型リン化インジウムで
あるバッファ層12が存在する。このバッファ層は前面
接触層を形成する「ビ層11とP+ヒ化インジウム ガ
リウム層13(以下を参照)とのビンポール大の接触を
も防止するために必要である。このバッファ層に用いら
れている材料のため直列抵抗は比較的低い。
さのウェハである半絶縁リン化インジウムの層10が存
在する。このすぐ下には2〜4μmの厚さのLPEリン
化インジウム層により形成された前面接触層11が存在
する。この材料は1018〜1019c「3のドーピン
グレベルのn゛型のものである。この下には1μmの厚
さ’Q 1016cm−3のn−型リン化インジウムで
あるバッファ層12が存在する。このバッファ層は前面
接触層を形成する「ビ層11とP+ヒ化インジウム ガ
リウム層13(以下を参照)とのビンポール大の接触を
も防止するために必要である。このバッファ層に用いら
れている材料のため直列抵抗は比較的低い。
バッノンh′iフの1・には3μmのJソさの、n′−
臂4【゛、1016c「3のLPEヒ化インジウム ガ
リウムの!’i14があり、その下に5μmの厚さの、
P1型で1018c「3のl−P Eヒ化インジウム
ガリウムの17i13がある。このFJ13はチタン−
金合金の金属被覆層15を有し、環状の金属被覆層16
と共に、入射光によって生じた電力を取り出して使うた
めの接点を形成する。
臂4【゛、1016c「3のLPEヒ化インジウム ガ
リウムの!’i14があり、その下に5μmの厚さの、
P1型で1018c「3のl−P Eヒ化インジウム
ガリウムの17i13がある。このFJ13はチタン−
金合金の金属被覆層15を有し、環状の金属被覆層16
と共に、入射光によって生じた電力を取り出して使うた
めの接点を形成する。
前面接触層11は電流捕集層であり、その直列抵抗が電
池性能の限定因子となる。これを減少するのに層はより
厚くされ、及び/又はドーピングを増加されてもよい。
池性能の限定因子となる。これを減少するのに層はより
厚くされ、及び/又はドーピングを増加されてもよい。
電池内での吸収を考慮するに、金属被覆層15が良好な
鏡であれば装置内の有効な光路が倍増されパワー変換に
有益な効果があること゛が−わかる。
鏡であれば装置内の有効な光路が倍増されパワー変換に
有益な効果があること゛が−わかる。
第3図は多くの面で第2図のものと類似した検出器を示
す。ここでは上から順に見るとまず金属被覆層20と、
その丁の2〜5μmの厚さのP+l n G a A
5層21が存在する。この層は、n型I nGaASで
、厚さが(ないし薄さが)1拡散長以下の層23により
n型1nP層22から隔てられている。層22の下には
Si3N4反射防止フィルム25を囲む環状接触層2・
4を担持するn+層が存在する。
す。ここでは上から順に見るとまず金属被覆層20と、
その丁の2〜5μmの厚さのP+l n G a A
5層21が存在する。この層は、n型I nGaASで
、厚さが(ないし薄さが)1拡散長以下の層23により
n型1nP層22から隔てられている。層22の下には
Si3N4反射防止フィルム25を囲む環状接触層2・
4を担持するn+層が存在する。
使用中は電圧は検出器に加えられないので吸収層の厚さ
は小さくなければならない。全てのI n G a A
S fX造において光は接合部の両側で吸収され、光
電流に寄与する。
は小さくなければならない。全てのI n G a A
S fX造において光は接合部の両側で吸収され、光
電流に寄与する。
かかる電池はいくつかの低パワー用途、には有用であろ
うがパワー変換はより畠いパワー用途に改良されること
が望ましい。かかる必要を満たす装。
うがパワー変換はより畠いパワー用途に改良されること
が望ましい。かかる必要を満たす装。
置構成を第4及び第5図に示す。
ここで検出器は各々1つのファイバが向けられた個々、
の・電池、の直線的配列よりなっている。ファイバは1
つしか示され′てないが、信教のかかるファイバが各々
一又は複′数の電池に向けられており、かかるファイバ
は多分岐結合器により主ファイバに結合されるか、ある
いは−□又は複数の□光源から・別々に検出器に達して
いる。前記の如く、ファイバ端は実際にはn〜リン化イ
ンジウムの200μm層に固定されており、図示の如く
、使われる種々の材料の層は第2図の装置ど略同様であ
る。
の・電池、の直線的配列よりなっている。ファイバは1
つしか示され′てないが、信教のかかるファイバが各々
一又は複′数の電池に向けられており、かかるファイバ
は多分岐結合器により主ファイバに結合されるか、ある
いは−□又は複数の□光源から・別々に検出器に達して
いる。前記の如く、ファイバ端は実際にはn〜リン化イ
ンジウムの200μm層に固定されており、図示の如く
、使われる種々の材料の層は第2図の装置ど略同様であ
る。
示した個々の電池は5i3Na、あるいは電池をバック
アップする金属被覆を有するポリイミドにより隔てられ
ている。先の如く、装置効率はこの金属被覆層が良好な
鏡であれば向上する。
アップする金属被覆を有するポリイミドにより隔てられ
ている。先の如く、装置効率はこの金属被覆層が良好な
鏡であれば向上する。
第4及び第5図に示した構成では1本の比較的平坦なフ
ァイバに結合され、パワー源からの光を伝送する10本
の100μmファイバが10個の電池の各々に1木ずつ
結合される。この′態様での光学的損失は装置寸法がフ
ァイバのビーム出力を遮蔽J゛るものであれば、すなわ
ち装置寸法が150μmで100μmファイバからのビ
ームを遮蔽・Jるにうむ場合、数デシベルに抑えられる
。
ァイバに結合され、パワー源からの光を伝送する10本
の100μmファイバが10個の電池の各々に1木ずつ
結合される。この′態様での光学的損失は装置寸法がフ
ァイバのビーム出力を遮蔽J゛るものであれば、すなわ
ち装置寸法が150μmで100μmファイバからのビ
ームを遮蔽・Jるにうむ場合、数デシベルに抑えられる
。
検出器として便用できる他の装置には現在入手可能なゲ
ルマニウム光電池装置がある。1.3μmの100mW
の光エネルギーを変換する際各々3纜角の直列接続され
た16個のゲルマニウム電池は5ボルト以・上の電圧と
4mAの電流を出力する。
ルマニウム光電池装置がある。1.3μmの100mW
の光エネルギーを変換する際各々3纜角の直列接続され
た16個のゲルマニウム電池は5ボルト以・上の電圧と
4mAの電流を出力する。
これは多くの電子装置の動作に適している。
電池はパワーを消費する装置に合わせて出力を直列゛に
も並列にもあるいは直列−並列にもなすことができる。
も並列にもあるいは直列−並列にもなすことができる。
上に説明した構成を海底用途に、比較的長いファイバを
用いて応用する場合通常5〜15℃の範囲であ・る海底
の良好な安定性により、ゲルマニウム及び■・−■検出
器の光電子変換及び検出の効I9・−は向上する。
□ 効率を簡単に考察するに、100mWのパワーを1.3
μm波艮マファイバから取出し電力に変換することは光
電池装置により可能である。ゲルマニウム装置は市販の
もので各々3X3mの直列接続された16個の配列に組
立てられる。これにより4mAにて5ポル]−以上の出
力が得られる。他の装置は上に説明したより複雑な半導
体装置、例えハl n G a A Sの
InP上へのL0530.47 PE堆積による装置に基いている。約150μmのス1
法の装置を直列接続すると6mAで5ボルト以トの電圧
が得られる。各電池はlnPウェハに114着されたフ
ァイバにより駆iE!+され、また10木のファイバは
共通の多ファイバケーブルあるいは共通のファイバから
分岐される。これは光学的及び電気的に効率的であり、
非常に小形でありまた堅牢である。
用いて応用する場合通常5〜15℃の範囲であ・る海底
の良好な安定性により、ゲルマニウム及び■・−■検出
器の光電子変換及び検出の効I9・−は向上する。
□ 効率を簡単に考察するに、100mWのパワーを1.3
μm波艮マファイバから取出し電力に変換することは光
電池装置により可能である。ゲルマニウム装置は市販の
もので各々3X3mの直列接続された16個の配列に組
立てられる。これにより4mAにて5ポル]−以上の出
力が得られる。他の装置は上に説明したより複雑な半導
体装置、例えハl n G a A Sの
InP上へのL0530.47 PE堆積による装置に基いている。約150μmのス1
法の装置を直列接続すると6mAで5ボルト以トの電圧
が得られる。各電池はlnPウェハに114着されたフ
ァイバにより駆iE!+され、また10木のファイバは
共通の多ファイバケーブルあるいは共通のファイバから
分岐される。これは光学的及び電気的に効率的であり、
非常に小形でありまた堅牢である。
一ヒ述の如く、本発明は伝送媒体として光ファイバを用
いた、遠隔のパワー消費装置、特に曳航配列、静止配列
、潜水車輌ないし調査装置への水中リンク、潜水者及び
ダンキングソナーへのリンクを含む海中用途の装置への
パワー伝送を提供する。
いた、遠隔のパワー消費装置、特に曳航配列、静止配列
、潜水車輌ないし調査装置への水中リンク、潜水者及び
ダンキングソナーへのリンクを含む海中用途の装置への
パワー伝送を提供する。
このファイバは150〜300μmの範囲の太さの5の
、すなわちいわゆるファツトタイプのものCあり波長が
0.7から1.7μmの範囲の光を伝送する長波長ファ
イバである。
、すなわちいわゆるファツトタイプのものCあり波長が
0.7から1.7μmの範囲の光を伝送する長波長ファ
イバである。
光源はレーリ“又は超発光ダイオードが使用されるが好
ましいのはパワー取扱い能力を改良するためにパルス化
及び/又は冷却された個々の半導体レーザの配列である
。かかる半導体は光エネルギーを各々短い光ファイバに
供給し、かかるファイバは光結合器を介して主伝送ファ
イバに結合される。
ましいのはパワー取扱い能力を改良するためにパルス化
及び/又は冷却された個々の半導体レーザの配列である
。かかる半導体は光エネルギーを各々短い光ファイバに
供給し、かかるファイバは光結合器を介して主伝送ファ
イバに結合される。
受信端では別の光結合器が個々のファイバを介して好ま
しくは各々適当にドープされたリン化インジウム及びヒ
化シンジウム ガリウムの層より形成された光電池であ
る検出器の配列にパワー供給する。かかる電池は各々自
身の出力電極を有し、所望の出力に応じて直列、並列又
は直列−並列に接続可能である。
しくは各々適当にドープされたリン化インジウム及びヒ
化シンジウム ガリウムの層より形成された光電池であ
る検出器の配列にパワー供給する。かかる電池は各々自
身の出力電極を有し、所望の出力に応じて直列、並列又
は直列−並列に接続可能である。
第1.第2.第3.第4.及び第5図は本発明の方法に
おいて使用可能な検出器の形を示す図である。 1・・・接触層、2,4,10.22・ InP欝、3
.13,14..21.23−1 nGaAs層、5・
・・環状電極、11・・・前面接触層、12・・・バッ
ファ層、15.20・・・全屈被覆層、16.24・・
・環状金属被覆層、25・・・SI3N4反射防止フィ
ルム。
おいて使用可能な検出器の形を示す図である。 1・・・接触層、2,4,10.22・ InP欝、3
.13,14..21.23−1 nGaAs層、5・
・・環状電極、11・・・前面接触層、12・・・バッ
ファ層、15.20・・・全屈被覆層、16.24・・
・環状金属被覆層、25・・・SI3N4反射防止フィ
ルム。
Claims (14)
- (1)パワーを消費するあるいは直接動作される遠隔の
装置にパワーを供給するパワー伝送方法であつて、パワ
ーは0.70ないし1.7μmの程度の波長の、高パワ
ー気体又は固体レーザ又は超発光ダイオードにより発生
される光の形で多モード型長波長光ファイバを介して伝
送され、光パワーを伝送するのに用いられるファイバは
50ないし400μmの範囲であるのが典型的な比較的
太いコアを有し、光は遠隔の装置の光応答形検出器に当
てられ、また検出器の出力がこれを利用する装置に加え
られることを特徴とする伝送方法。 - (2)遠隔の、パワーを消費する装置にパワーを供給す
るパワー伝送方法であって、パワーは0.70ないし1
.7μmの程度の波長の、高パワー気体又は固体レーザ
又は超発光ダイオードにより発生される光の形で多モー
ド型長波長光ファイバを介して伝送され、光パワーを伝
送するのに用いられるファイバは150ないし300μ
mの範囲であるのが典型的な比較的太いコアを有し、光
は遠隔の装置の光応答形検出器に当てられ、また検出器
の出力が蓄電池の如き貯蔵装置に加えられ、もつて蓄電
池はファイバを介して供給されるパワーで充電されるこ
とを特徴とする方法。 - (3)調査、通信、及び制御用システム又は装置の遠隔
操作のためのパワー伝送方法であってパワー源がシステ
ム又は装置に十分なパワーを伝送する能力を有する光フ
ァイバ材料のケーブルによりシステム又は装置に結合さ
れており、またパワーはパワー源により駆動される光源
から光ファイバに供給され、また遠隔のシステム又は装
置においてファイバにより伝送された光は太陽電池ある
いは光化学変換装置の如き光応答装置にあたり、光応答
装置は該システム又は装置へパワーを供給することを特
徴とする方法。 - (4)パワー源は各々ある長さのファイバに光エネルギ
ーを供給する多数のレーザを含み、該ある長さのファイ
バは光結合器を介して主ファイバに結合され、またパワ
ーを伝送するのに用いられるファイバは150〜300
μm程度の比較的大さな直径を有することを特徴とする
特許請求の範囲第3項記載の方法。 - (5)パワー源は各々ある長さのファイバに光エネルギ
ーを供給する多数のレーザを含み、該ある長さのファイ
バは複数のコアを有するケーブル中を各々検出器まで延
在し、また光エネルギーを伝送するのに用いられるファ
イバは各々150〜300μm程度の直径を有すること
を特徴とする特許請求の範囲第3項記載の方法。 - (6)レーザはパワー取扱い能力を増大するのにパルス
化及び/又は冷却されることを特徴とする特許請求の範
囲第5項記載の方法。 - (7)受信端で主ファイバは別個のある長さのファイバ
により多数の検出器の各々に結合されることを特徴とす
る特許請求の範囲第3項記載の方法。 - (8)比較的長波長用の検出器はリン化インジウム及び
ヒ化インジウムガリウム層を有することを特徴とする特
許請求の範囲第7項記載の方法。 - (9)比較的低温の海底用途にゲルマニウム検出器が使
用されることを特徴とする特許請求の範囲第7項記載の
方法。 - (10)伝送さるべきパワーを発生し、またパルス化さ
れ及び/又は冷却されてパワー取扱い能力を改良された
半導体レーザの配列と、各々該レーザによりパワー供給
されるある長さの光ファイバと、該ある長さの光ファイ
バを0.70ないし1.70μmの波長を有する光を使
用し、150ないし300μmの太さを有する主伝送フ
ァイバに結合する光結器と、受信端で主伝送ファイバを
多数の個々の長さのファイバに結合する別の光結合器と
、該ファイバの各非結合端が向けられた光電池とを含み
、各該光電池は適当にドープされたリン化インジウム及
びヒ化インジウムガリウムを使用した層状構造を有し光
を電池の金属電極から取出される電気エネルギーに変換
し、また電池は直列、並列、あるいは直列−並列の組合
わせに接続されてパワーを消費する装置を駆動すること
を特徴とする、海底用構成等の、出力発生局から出力消
費局へパワーを伝送するパワー伝送構成。 - (11)パワー消費装置は電池出力により充電される蓄
電池を含むことを特徴とする特許請求の範囲第10項記
載の構成。 - (12)光ファイバを伝わって供給される入射光エネル
ギーに応答する検出構成であって、 (i)例えば200μmの比較的厚い、n^−半絶縁特
性を有するようドープされ、エネルギーを供給するファ
イバが指向され、あるいは固定されるリン化インジウム
の層と、 (ii)10^−^1^8〜10^−^1^9cm^−
^3のn^+型LPEリン化インジウムの、2〜4μm
の範囲の厚さを有する前面接触層と、 (iii)該正面接触層の第1の層とは対向する側の面
に設けられ、対向面の比較的小部分を覆い、電気エネル
ギー取出し用の接触部を提供する金属被覆層と、 (iv)正面接触層の該対向面にさらに設けられ、1μ
m程度の厚さを有し、10^1^6cm^3、n^+型
のLPEリン化インジウムよりなるバッファ層と、 (v)n^+型、10^1^6cm^−^3のLPEヒ
化インジウムガリウムよりなる、3μm程度の厚さの層
と、 (vi)5μm程度の厚さを有し、P^+型、10^1
^8cm^−^3の別のLPEヒ化インジウムガリウム
層と、 (vii)P^+型ヒ化インジウムガリウム層の外面に
設けられ、構成から電気エネルギーを取出すための他の
接触部を提供するチタン金合金金属被覆層とを含むこと
を特徴とする検出構成。 - (13)各々は特許請求の範囲第11項に記載された如
き構成よりなる直線状あるいは整合配列を含む検出構成
組立体。 - (14)パワー発生局からパワー消費局へパワーを伝送
するパワー伝送構成であって、パワー発生局の、0.7
0ないし1.7μmの波長範囲の光を発生する一又は複
数の高パワー気体もしくは固体レーザと、パワー発生局
からパワー消費局へ延在し、一又は複数のレーザにより
発生された光が入射される、50ないし400μmの範
囲の比較的太いコアを有する光ファイバと、パワー消費
局の、ファイバから出た光があたる光応答形検出器と、
検出器からの出力で充電される蓄電池の如き、パワー消
費局の貯蔵装置と、前記ファイバに伴って2つの局間に
延在する単一モード形の別の光ファイバと、パワー消費
局で単一モードファイバにデータを伝送する光信号を入
射する手段と、パワー発生局の該単一モードファイバを
介して受信したデータに応答する受信手段とを含むこと
を特徴とするパワー伝送構成。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB08426291A GB2165712B (en) | 1984-10-17 | 1984-10-17 | Power transmission |
GB8426291 | 1984-10-17 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6198130A true JPS6198130A (ja) | 1986-05-16 |
Family
ID=10568351
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60230928A Pending JPS6198130A (ja) | 1984-10-17 | 1985-10-16 | パワー伝送方法及びその構成 |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4928319A (ja) |
JP (1) | JPS6198130A (ja) |
AU (1) | AU578118B2 (ja) |
CA (1) | CA1245290A (ja) |
ES (1) | ES8705722A1 (ja) |
GB (1) | GB2165712B (ja) |
IN (1) | IN165723B (ja) |
IT (1) | IT1185465B (ja) |
NO (1) | NO854038L (ja) |
SE (1) | SE8504831L (ja) |
ZA (1) | ZA857926B (ja) |
Cited By (3)
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