WO2021014882A1 - 光給電システム - Google Patents

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WO2021014882A1
WO2021014882A1 PCT/JP2020/025129 JP2020025129W WO2021014882A1 WO 2021014882 A1 WO2021014882 A1 WO 2021014882A1 JP 2020025129 W JP2020025129 W JP 2020025129W WO 2021014882 A1 WO2021014882 A1 WO 2021014882A1
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power supply
optical
power
communication
communication device
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PCT/JP2020/025129
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English (en)
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龍男 水上
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京セラ株式会社
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    • H04B10/806—Arrangements for feeding power
    • H04B10/807—Optical power feeding, i.e. transmitting power using an optical signal

Definitions

  • This disclosure relates to optical power supply.
  • Patent Document 1 describes an optical transmitter that transmits signal light modulated by an electric signal and feed light for supplying power, a core that transmits the signal light, and a core formed around the core.
  • An optical fiber having a first clad having a small refractive index and transmitting the feed light and a second clad formed around the first clad and having a smaller refractive index than the first clad, and a first clad of the optical fiber are used for transmission.
  • an optical communication device including an optical receiver that operates with the converted power of the fed light and converts the signal light transmitted by the core of the optical fiber into the electric signal.
  • optical power supply further improvement in optical power supply efficiency is required.
  • it is required to realize efficient power supply corresponding to the power load on the power receiving side.
  • the optical power supply system of one aspect of the present disclosure is An optical power supply system including a power supply device that outputs power supply light and a power reception device that converts the power supply light from the power supply device into electric power, and the power converted by the power reception device is supplied to a communication device.
  • An information acquisition unit that acquires communication operation information regarding the operation status of communication by the communication device, and It includes a power supply control unit that controls the output of the power supply light from the power supply device based on the communication operation information acquired by the information acquisition unit.
  • the optical power supply system of another aspect of the present disclosure is A power supply device that outputs power supply light and An optical branching device to which a plurality of power receiving devices for inputting the power feeding light from the power feeding device and converting the power feeding light into electric power can be connected.
  • a detection unit that detects the number of connections of the power receiving device in the optical branching device, and It includes a power supply control unit that controls the output of the power supply light from the power supply device based on the number of connections of the power receiving device detected by the detection unit.
  • the optical fiber power supply (PoF: Power over Fiber) system 1A of the present embodiment includes a power supply device (PSE: Power Sourcing Equipment) 110, an optical fiber cable 200A, and a power receiving device (PD: Powered Device) 310.
  • PSE Power Sourcing Equipment
  • PD Powered Device
  • the power feeding device in the present disclosure is a device that converts electric power into light energy and supplies it
  • a power receiving device is a device that receives the supply of light energy and converts the light energy into electric power.
  • the power feeding device 110 includes a power feeding semiconductor laser 111.
  • the optical fiber cable 200A includes an optical fiber 250A that forms a transmission line for feeding light.
  • the power receiving device 310 includes a photoelectric conversion element 311.
  • the power feeding device 110 is connected to a power source, and a power feeding semiconductor laser 111 or the like is electrically driven.
  • the power feeding semiconductor laser 111 oscillates the laser with the electric power from the power source and outputs the power feeding light 112.
  • one end 201A can be connected to the power feeding device 110, and the other end 202A can be connected to the power receiving device 310 to transmit the feeding light 112.
  • the power feeding light 112 from the power feeding device 110 is input to one end 201A of the optical fiber cable 200A, the feeding light 112 propagates in the optical fiber 250A, and is output from the other end 202A to the power receiving device 310.
  • the photoelectric conversion element 311 converts the feeding light 112 transmitted through the optical fiber cable 200A into electric power.
  • the electric power converted by the photoelectric conversion element 311 is used as the driving power required in the power receiving device 310. Further, the power receiving device 310 can output the electric power converted by the photoelectric conversion element 311 for an external device.
  • the semiconductor material constituting the semiconductor region that exerts the light-electric conversion effect of the power feeding semiconductor laser 111 and the photoelectric conversion element 311 is a semiconductor having a short wavelength laser wavelength of 500 nm or less. Since a semiconductor having a short wavelength laser wavelength has a large band gap and high photoelectric conversion efficiency, the photoelectric conversion efficiency on the power generation side and the power receiving side of optical power supply is improved, and the optical power supply efficiency is improved.
  • the semiconductor material for example, a semiconductor material of a laser medium having a laser wavelength (fundamental wave) of 200 to 500 nm, such as diamond, gallium oxide, aluminum nitride, and GaN, may be used.
  • a semiconductor having a band gap of 2.4 eV or more is applied as the semiconductor material.
  • a semiconductor material of a laser medium having a bandgap of 2.4 to 6.2 eV such as diamond, gallium oxide, aluminum nitride, and GaN, may be used.
  • a semiconductor material of a laser medium having a laser wavelength (fundamental wave) smaller than 200 nm may be used.
  • These semiconductor materials may be applied to either one of the power feeding semiconductor laser 111 and the photoelectric conversion element 311. The photoelectric conversion efficiency on the power feeding side or the power receiving side is improved, and the optical power feeding efficiency is improved.
  • the optical fiber power supply (PoF: Power over Fiber) system 1 of the present embodiment includes a power supply system via an optical fiber and an optical communication system, and is a power supply device (PSE: Power Sourcing Equipment) 110.
  • a first data communication device 100 including the above, an optical fiber cable 200, and a second data communication device 300 including a power receiving device (PD) 310 are provided.
  • the power feeding device 110 includes a power feeding semiconductor laser 111.
  • the first data communication device 100 includes a power supply device 110, a transmission unit 120 that performs data communication, and a reception unit 130.
  • the first data communication device 100 corresponds to a data terminal equipment (DTE (Data Terminal Equipment)), a repeater (Repeater), and the like.
  • the transmitter 120 includes a signal semiconductor laser 121 and a modulator 122.
  • the receiving unit 130 includes a signal photodiode 131.
  • the optical fiber cable 200 includes an optical fiber 250 having a core 210 forming a signal light transmission path and a clad 220 arranged on the outer periphery of the core 210 and forming a feeding light transmission path.
  • the power receiving device 310 includes a photoelectric conversion element 311.
  • the second data communication device 300 includes a power receiving device 310, a transmitting unit 320, a receiving unit 330, and a data processing unit 340.
  • the second data communication device 300 is a power end station. Etc.
  • the transmitter 320 includes a signal semiconductor laser 321 and a modulator 322.
  • the receiving unit 330 includes a signal photodiode 331.
  • the data processing unit 340 is a unit that processes a received signal.
  • the second data communication device 300 is a node in the communication network. Alternatively, the second data communication device 300 may be a node that communicates with another node.
  • the first data communication device 100 is connected to a power source, and a power feeding semiconductor laser 111, a signal semiconductor laser 121, a modulator 122, a signal photodiode 131, and the like are electrically driven.
  • the first data communication device 100 is a node in the communication network.
  • the first data communication device 100 may be a node that communicates with another node.
  • the power feeding semiconductor laser 111 oscillates the laser with the electric power from the power source and outputs the power feeding light 112.
  • the photoelectric conversion element 311 converts the power feeding light 112 transmitted through the optical fiber cable 200 into electric power.
  • the electric power converted by the photoelectric conversion element 311 is the driving power of the transmitting unit 320, the receiving unit 330, and the data processing unit 340, and other driving power required in the second data communication device 300.
  • the second data communication device 300 may be capable of outputting the electric power converted by the photoelectric conversion element 311 for an external device.
  • the modulator 122 of the transmitting unit 120 modulates the laser light 123 from the signal semiconductor laser 121 based on the transmission data 124 and outputs it as the signal light 125.
  • the signal photodiode 331 of the receiving unit 330 demodulates the signal light 125 transmitted through the optical fiber cable 200 into an electric signal and outputs it to the data processing unit 340.
  • the data processing unit 340 transmits the data by the electric signal to the node, while receiving the data from the node and outputting the data as the transmission data 324 to the modulator 322.
  • the modulator 322 of the transmitting unit 320 modulates the laser light 323 from the signal semiconductor laser 321 based on the transmission data 324 and outputs it as the signal light 325.
  • the signal photodiode 131 of the receiving unit 130 demodulates the signal light 325 transmitted through the optical fiber cable 200 into an electric signal and outputs it.
  • the data by the electric signal is transmitted to the node, while the data from the node is referred to as transmission data 124.
  • the feed light 112 and the signal light 125 from the first data communication device 100 are input to one end 201 of the optical fiber cable 200, the feed light 112 propagates through the clad 220, the signal light 125 propagates through the core 210, and the other end. It is output from 202 to the second data communication device 300.
  • the signal light 325 from the second data communication device 300 is input to the other end 202 of the optical fiber cable 200, propagates through the core 210, and is output from one end 201 to the first data communication device 100.
  • the first data communication device 100 is provided with an optical input / output unit 140 and an optical connector 141 attached to the optical input / output unit 140.
  • the second data communication device 300 is provided with an optical input / output unit 350 and an optical connector 351 attached to the optical input / output unit 350.
  • An optical connector 230 provided at one end 201 of the optical fiber cable 200 connects to the optical connector 141.
  • An optical connector 240 provided at the other end 202 of the optical fiber cable 200 connects to the optical connector 351.
  • the optical input / output unit 140 guides the feeding light 112 to the clad 220, guides the signal light 125 to the core 210, and guides the signal light 325 to the receiving unit 130.
  • the optical input / output unit 350 guides the feeding light 112 to the power receiving device 310, guides the signal light 125 to the receiving unit 330, and guides the signal light 325 to the core 210.
  • the optical fiber cable 200 has one end 201 connectable to the first data communication device 100 and the other end 202 connectable to the second data communication device 300 to transmit the feeding light 112. Further, in the present embodiment, the optical fiber cable 200 transmits the signal lights 125 and 325 in both directions.
  • the semiconductor material constituting the semiconductor region that exhibits the light-electricity conversion effect of the power feeding semiconductor laser 111 and the photoelectric conversion element 311 As the semiconductor material constituting the semiconductor region that exhibits the light-electricity conversion effect of the power feeding semiconductor laser 111 and the photoelectric conversion element 311, the same materials as those in the first embodiment are applied, and high light power feeding efficiency is realized. ..
  • the optical fiber 260 for transmitting signal light and the optical fiber 270 for transmitting the feeding light may be provided separately.
  • the optical fiber cable 200B may also be composed of a plurality of cables.
  • FIG. 5 is a configuration diagram of an optical fiber power supply system according to a third embodiment to which a power supply control unit is applied.
  • the same components as those described above are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the optical fiber power supply system 1C of the third embodiment includes a first data communication device 100C, an optical fiber cable 200, and a second data communication device 300C.
  • the second data communication device 300C includes a power receiving device 310, a transmitting unit 320, a receiving unit 330, a data processing unit 340, a wireless communication device 360, and a communication monitoring unit 370.
  • the second data communication device 300C corresponds to, for example, a radio base station or the like.
  • the wireless communication device 360 performs wireless communication for transmitting and receiving data to and from a plurality of wireless communication devices.
  • the wireless communication device 360 transmits the data received from the data processing unit 340 by wireless communication, while transmitting the data received by wireless communication to the data processing unit 340.
  • the wireless communication device 360 consumes electric power according to its communication load, and is driven by the electric power supplied from the power receiving device 310.
  • the communication monitoring unit 370 monitors the operating status of wireless communication by the wireless communication device 360, and acquires communication operating information related to this operating status.
  • the communication operation information is information related to the communication load of wireless communication.
  • the communication operation information includes at least one of actual measurement communication load information, latent communication load information, and predicted communication load information.
  • the actually measured communication load information is information on the actually measured communication load, and includes the number of MIMO (Multiple-Input and Multiple-Output) streams of wireless communication by the wireless communication device 360, the bandwidth used, and the like.
  • the latent communication load information is information on the maximum potential communication load, and includes the number of active users accommodated in wireless communication by the wireless communication device 360 and the like.
  • Predicted communication load information is information on the communication load based on prediction, and is date and time information (date, day of the week, etc.) such as the amount of communication load according to the time zone (for example, the communication load is small at night and the communication load is large during the day). It includes information and the like associated with at least one of the times) and the communication load predicted at that time.
  • the predicted communication load information may include usage information (date and time of use, expected number of participants, etc.) of the event venue within the communication range where an increase in communication load is expected.
  • the communication monitoring unit 370 may record the actual daily communication load (for example, the communication amount), and create / update the predicted communication load information based on this record.
  • the communication monitoring unit 370 transmits the acquired communication operation information to the data processing unit 340.
  • the data processing unit 340 includes the received communication operation information in the transmission data 324 and outputs it to the modulator 322 of the transmission unit 320.
  • the modulator 322 outputs the signal light 325 including the communication operation information to the first data communication device 100C through the optical fiber cable 200 by modulating the laser light 323 based on the transmission data 324.
  • the first data communication device 100C includes a power supply device 110, a transmission unit 120, a reception unit 130, and a power supply control unit 150.
  • the power supply control unit 150 acquires communication operation information from the signal light 325 output from the signal photodiode 131 of the reception unit 130. Then, the power supply control unit 150 controls the output of the power supply light 112 from the power supply device 110 (semiconductor laser 111 for power supply) based on the acquired communication operation information. Specifically, when the power supply control unit 150 acquires actual measurement communication load information (number of MIMO streams, bandwidth used, etc.) as communication operation information, the power supply control unit 150 sets the maximum value (maximum number of streams, maximum bandwidth). The output of the feed light 112 is adjusted based on the ratio of the actually measured communication load to the total.
  • the power supply control unit 150 When latent communication load information (number of accommodated active users, etc.) is acquired as communication operation information, the power supply control unit 150 outputs the power supply optical 112 based on the maximum communication amount assumed from the latent communication load information. To adjust.
  • the power supply control unit 150 obtains the predicted communication load at the current date and time from the predicted communication load information, and outputs the power supply optical 112 based on this communication load. adjust.
  • the priority order used for output adjustment (for example, the actual measurement communication load information has the highest priority) may be set in advance for these plurality of types of communication operation information.
  • the output of the power feeding device 110 is adjusted in accordance with the communication load of the wireless communication device 360 and the power load of the power receiving device 310. That is, in the conventional power supply system, since the power supply device supplies a constant (maximum) power regardless of the power load of the power receiving device, the surplus power is wasted when the power load of the power receiving device is low. In this respect, in the optical fiber power supply system 1C of the present embodiment, since the output of the power supply device 110 is adjusted according to the power load of the power receiving device 310, efficient power supply corresponding to the power load on the power receiving side is different from the conventional one. Can be realized.
  • the configuration of the third embodiment can be applied to the optical fiber power supply system of FIG.
  • the first data communication device 100 and the second data communication device 300 in FIG. 4 may be changed to the first data communication device 100C and the second data communication device 300C.
  • communication operation information is transmitted from the communication monitoring unit 370 of the second data communication device 300C through a transmission line 281 different from the optical fiber cable 200. It may be transmitted to the power supply control unit 150 of the data communication device 100C of 1.
  • the communication monitoring unit 370 may be an external device independent of the second data communication device 300C.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of the optical fiber power feeding system of the fourth embodiment to which the power feeding control unit is applied.
  • the same components as those described above are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the optical fiber power supply system 1D of the fourth embodiment is different from the optical fiber power supply system 1C of the third embodiment in that the communication system is mainly separated from the power supply system.
  • the communication system of the optical fiber power supply system 1D includes a first communication device 160, a communication cable 290, a second communication device 380, a wireless communication device 360, and a communication monitoring unit 370.
  • the first communication device 160 and the second communication device 380 perform data communication with each other through the communication cable 290.
  • the wireless communication device 360 performs wireless communication with a plurality of wireless communication devices.
  • the wireless communication device 360 transmits the data received from the second communication device 380 by wireless communication, while transmitting the data received by wireless communication to the second communication device 380.
  • the wireless communication device 360 consumes electric power according to its communication load, and is driven by the electric power supplied from the power receiving device 310.
  • the communication monitoring unit 370 monitors the operating status of wireless communication by the wireless communication device 360, and acquires communication operating information related to this operating status.
  • the communication monitoring unit 370 transmits the acquired communication operation information to the second communication device 380.
  • the second communication device 380 transmits the received communication operation information to the first communication device 160 in the same manner as other transmission data.
  • the power supply system of the optical fiber power supply system 1D includes a power supply device 110, an optical fiber cable 200A, and a power receiving device 310, and is configured in the same manner as the optical fiber power supply system 1A of the first embodiment.
  • the output of the power supply device 110 is controlled by the power supply control unit 150.
  • the power supply control unit 150 acquires the communication operation information transmitted from the second communication device 380 from the first communication device 160. Then, the power supply control unit 150 controls the output of the power supply light 112 from the power supply device 110 (semiconductor laser 111 for power supply) based on the acquired communication operation information.
  • the communication operation information may be transmitted from the communication monitoring unit 370 to the power supply control unit 150 through a transmission line different from the communication cable 290.
  • the output of the power feeding device 110 is adjusted according to the communication load of the wireless communication device 360 and, by extension, the power load of the power receiving device 310, as in the third embodiment. Therefore, unlike the conventional method in which the power supply device supplies a constant (maximum) power regardless of the power load of the power receiving device, it is possible to realize efficient power supply corresponding to the power load on the power receiving side.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of an optical fiber power supply system according to a fifth embodiment to which a power supply control unit is applied.
  • the same components as those described above are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the optical fiber power supply system 1E of the fifth embodiment includes a first data communication device 100E on the power supply side, an optical fiber cable 200, and an optical power supply network 390 on the power reception side.
  • the optical power supply network 390 while receiving power from the first data communication device 100E on the power supply side, optical communication with the first data communication device 100E (or within the optical power supply network 390) is possible. ..
  • the optical power supply network 390 corresponds to, for example, an IoT (Internet of Things) system.
  • the optical power supply network 390 of the present embodiment includes a plurality of optical splitters (optical branching devices) 391 connected in series with the optical fiber cable 200. Each optical splitter 391 has at least two connection ports 391a. Each connection port 391a can be connected (and disconnected) from another optical splitter 391 or a second data communication device 300.
  • Each optical splitter 391 transfers signal light and feed light transmitted from the first data communication device 100E through the optical fiber cable 200 to the other connected optical splitter 391 and the second data communication device 300 at a constant ratio.
  • the second data communication device 300 corresponds to, for example, a network camera, a network sensor, or the like.
  • each of the second data communication devices 300 receives data communication by the signal lights 125 and 325 and power supply by the feeding light 112 (based on the power converted by the power receiving device 310 from the feeding light 112). (Drive) is possible.
  • the quantity of the second data communication device 300 (power receiving device 310) that can be connected to the optical power supply network 390 is not particularly limited.
  • the optical power supply network 390 may be configured so that a plurality of second data communication devices 300 (power receiving devices 310) can be connected to the optical branching device to which the power supply light 112 from the power supply device 110 is input. ..
  • a single optical splitter 391 may be capable of directly branching the signal light and the feed light to the plurality of second data communication devices 300.
  • the signal light and the feeding light may be branched by an optical branching device other than the optical splitter.
  • the first data communication device 100E includes a power supply device 110, a transmission unit 120, a reception unit 130, a load detection unit 161 and a power supply control unit 151 as a power supply control unit.
  • the load detection unit 161 detects the number of connections of the second data communication device 300 (power receiving device 310) in the plurality of optical splitters 391 as the power load in the optical power supply network 390 on the power receiving side. Specifically, the load detection unit 161 sends a signal to an address assigned in advance to the second data communication device 300, and detects the connection of the second data communication device 300 depending on the presence or absence of the return signal. Then, the load detection unit 161 detects the number of connections of the second data communication device 300 (power receiving device 310) as a total of the detected numbers, and outputs the number to the power supply control unit 151. The signal at this time is transmitted and received as signal light 125 and 325 via the oscillating unit 120 and the receiving unit 130.
  • the address of the second data communication device 300 may be a unique address assigned in advance, or may be an address or the like assigned when the second data communication device 300 is connected to the optical power supply network 390. There may be.
  • the load detection unit 161 executes this detection process at the time of system startup, and also executes this detection process periodically during system startup.
  • the load detection unit 161 may detect the connection of the power receiving device 310 based on the signal from the power receiving side. Specifically, when the second data communication device 300 is connected to the optical splitter 391, the second data communication device 300 or the optical splitter 391 detects this connection and sends a signal to notify the connection on the feeding side. Output to. When the load detection unit 161 receives this notification signal, it sends a signal for detecting the second data communication device 300 as described above, and the connection of the second data communication device 300 depends on the presence or absence of the return. Should be detected.
  • connection between the second data communication device 300 and the optical splitter 391 may be detected physically by, for example, a connection connector, or a switch or the like to be operated by the user at the time of connection may be detected by the second data communication device 300 or optical. It may be provided in the splitter 391 and detected by operating the switch.
  • the power supply control unit 151 controls the output of the power supply light 112 from the power supply device 110 (semiconductor laser 111 for power supply) based on the information on the number of connections of the power receiving device 310 input from the load detection unit 161. For example, the power supply control unit 151 holds in advance correlation data between the number of connections of the power receiving device 310 and the required power supply amount at that time, and adjusts the output of the power supply device 110 using this data. As a result, the output of the power supply device 110 is adjusted according to the power load in the optical power supply network 390 on the power receiving side.
  • the power supply device since the power supply device supplies a constant (maximum) power regardless of the power load on the power receiving side, the surplus power is wasted when the power load on the power receiving side is low.
  • the output of the power supply device 110 is adjusted according to the power load on the power receiving side. Therefore, unlike the conventional case, efficient power supply corresponding to the power load on the power receiving side can be supplied. realizable.
  • a signal for detecting the connection of the power receiving device 310 may be transmitted and received through a transmission line 281 different from the optical fiber cable 200.
  • the optical fiber feeding system 1E of the fifth embodiment may separately include an optical fiber that transmits signal light and an optical fiber that transmits feeding light, as in the optical fiber feeding system of FIG.
  • FIG. 10 is a configuration diagram of an optical fiber power feeding system according to a sixth embodiment to which a power feeding control unit is applied.
  • the same components as those described above are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the optical fiber power supply system 1F of the sixth embodiment is different from the optical fiber power supply system 1E of the fifth embodiment in that the optical power supply network mainly includes only the power supply system.
  • the optical fiber power supply system 1F may include a communication system (not shown) independent of the power supply system.
  • the optical fiber power supply system 1F includes a power supply device 110, an optical fiber cable 200A, and an optical power supply network 390F.
  • the optical power supply network 390F includes a plurality of optical splitters 391 connected in series with the optical fiber cable 200A.
  • a second data communication device 300 (power receiving device 310) can be connected to each optical splitter 391.
  • the second data communication device 300 connected to the plurality of optical splitters 391 is optically fed from the power supply device 110 through the optical fiber cable 200A.
  • the output of the power supply device 110 is controlled by the power supply control unit 151.
  • the power supply control unit 151 acquires information on the number of connections of the power receiving device 310 from the load detection unit 161.
  • the load detection unit 161 detects the number of connections of the power receiving device 310 based on the signal transmitted / received to / from the optical splitter 391 through the transmission line 281F, and outputs the number to the power supply control unit 151.
  • the power supply control unit 151 controls the output of the power supply light 112 from the power supply device 110 (semiconductor laser 111 for power supply) based on the acquired information on the number of connections of the power reception device 310.
  • the output of the power feeding device 110 is adjusted in accordance with the power load in the optical power feeding network 390 on the power receiving side, as in the fifth embodiment. Therefore, unlike the conventional method in which the power supply device supplies a constant (maximum) power regardless of the power load of the power receiving device, it is possible to realize efficient power supply corresponding to the power load on the power receiving side.
  • the embodiments of the present disclosure have been described above, the embodiments are shown as examples, and can be implemented in various other embodiments, and components are omitted as long as the gist of the invention is not deviated. , Can be replaced or changed.
  • the power converted by the power receiving device 310 is supplied to the wireless communication device 360 that performs wireless communication.
  • the target of power supply may be a communication device, and may be, for example, a wire communication instead of a wireless communication.
  • the optical power supply system according to the present invention is useful for realizing efficient power supply corresponding to the power load on the power receiving side.
  • Optical fiber power supply system 100 First data communication device 100C First data communication device 100E First data communication device 110 Power supply device 111 Semiconductor laser for power supply 112 Power supply light 120 Transmission unit 125 Signal light 130 Reception unit 140 Optical input / output unit 141 Optical connector 150 Power supply control unit 151 Power supply control unit 161 Load detection unit (detection unit) 200A Optical fiber cable 200 Optical fiber cable 200B Optical fiber cable 210 Core 220 Clad 250A Optical fiber 250 Optical fiber 260 Optical fiber 270 Optical fiber 300 Second data communication device 300C Second data communication device 310

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Abstract

光ファイバー給電システム１Ｃは、給電光１１２を出力する給電装置１１０と、当該給電装置１１０からの給電光１１２を電力に変換する受電装置３１０とを備える。受電装置３１０で変換された電力は無線通信装置３６０に供給される。光ファイバー給電システム１Ｃは、無線通信装置３６０による無線通信の稼働状況に関する通信稼働情報を取得する通信監視部３７０と、通信監視部３７０が取得した通信稼働情報に基づいて給電装置１１０からの給電光１１２の出力を制御する給電制御部１５０とを備える。

Description

光給電システム
　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。
特開２０１０－１３５９８９号公報
　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、
　給電光を出力する給電装置と、当該給電装置からの給電光を電力に変換する受電装置とを備え、前記受電装置で変換された電力が通信装置に供給される光給電システムであって、
　前記通信装置による通信の稼働状況に関する通信稼働情報を取得する情報取得部と、
　前記情報取得部が取得した前記通信稼働情報に基づいて、前記給電装置からの前記給電光の出力を制御する給電制御部と、を備える。
　本開示の他の１つの態様の光給電システムは、
　給電光を出力する給電装置と、
　前記給電装置からの給電光が入力され、当該給電光を電力に変換する受電装置が複数接続可能な光分岐デバイスと、
　前記光分岐デバイスにおける前記受電装置の接続数を検出する検出部と、
　前記検出部が検出した前記受電装置の接続数に基づいて、前記給電装置からの前記給電光の出力を制御する給電制御部と、を備える。
本開示の第１実施形態に係る光ファイバー給電システムの構成図である。 本開示の第２実施形態に係る光ファイバー給電システムの構成図である。 本開示の第２実施形態に係る光ファイバー給電システムの構成図であって、光コネクタ等を図示したものである。 本開示の他の一実施形態に係る光ファイバー給電システムの構成図である。 本開示の第３実施形態に係る光ファイバー給電システムの構成図である。 本開示の第３実施形態に係る光ファイバー給電システムの変形例の構成図である。 本開示の第４実施形態に係る光ファイバー給電システムの構成図である。 本開示の第５実施形態に係る光ファイバー給電システムの構成図である。 本開示の第５実施形態に係る光ファイバー給電システムの変形例の構成図である。 本開示の第６実施形態に係る光ファイバー給電システムの構成図である。
　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。
　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。
　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。
　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。
〔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(Data 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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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２００と、第２のデータ通信装置３００Ｃとを備える。
　第２のデータ通信装置３００Ｃは、受電装置３１０、発信部３２０、受信部３３０及びデータ処理ユニット３４０のほか、無線通信装置３６０と、通信監視部３７０とを含む。第２のデータ通信装置３００Ｃは、例えば無線基地局等に相当する。
　無線通信装置３６０は、複数の無線通信機器との間でデータを送受信する無線通信を行う。無線通信装置３６０は、データ処理ユニット３４０から受信したデータを無線通信で送信する一方で、無線通信で受信したデータをデータ処理ユニット３４０に送信する。無線通信装置３６０は、その通信負荷に応じた電力を消費し、受電装置３１０から供給される電力により駆動される。
　通信監視部３７０は、無線通信装置３６０による無線通信の稼働状況を監視し、この稼働状況に関する通信稼働情報を取得する。
　通信稼働情報は、無線通信の通信負荷に関する情報である。具体的に、通信稼働情報は、実測通信負荷情報、潜在通信負荷情報、予測通信負荷情報のうちの少なくとも１つを含む。このうち、実測通信負荷情報は、実測による通信負荷の情報であり、無線通信装置３６０による無線通信のＭＩＭＯ（Multiple-Input and Multiple-Output）ストリーム数や、使用帯域幅等を含む。潜在通信負荷情報は、潜在的な最大の通信負荷の情報であり、無線通信装置３６０による無線通信の収容アクティブユーザー数等を含む。予測通信負荷情報は、予測による通信負荷の情報であり、例えば時間帯に応じた通信負荷の多寡（例えば夜間は通信負荷が小さく、昼間は通信負荷が大きい）など、日時情報（日付や曜日、時刻の少なくとも１つ）とそのときに予測される通信負荷とを対応付けた情報等を含む。なお、予測通信負荷情報には、通信負荷の増大が予測される、通信範囲内のイベント会場の使用情報（使用日時、予想参加者人数等）を含めてもよい。また、通信監視部３７０は、毎日の実際の通信負荷（例えば通信量）を記録し、この記録に基づいて予測通信負荷情報を作成・更新してもよい。
　通信監視部３７０は、取得した通信稼働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、受信した通信稼働情報を送信データ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、通信稼働情報を含む信号光３２５を、光ファイバーケーブル２００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、給電装置１１０、発信部１２０及び受信部１３０のほか、給電制御部１５０を含む。
　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から通信稼働情報を取得する。そして、給電制御部１５０は、取得した通信稼働情報に基づいて、給電装置１１０（給電用半導体レーザー１１１）からの給電光１１２の出力を制御する。
　具体的に、給電制御部１５０は、通信稼働情報として実測通信負荷情報（ＭＩＭＯストリーム数や使用帯域幅等）を取得した場合には、その最大値（最大ストリーム数や、最大の帯域幅）に占める当該実測通信負荷の割合に基づいて、給電光１１２の出力を調整する。通信稼働情報として潜在通信負荷情報（収容アクティブユーザー数等）を取得した場合には、給電制御部１５０は、当該潜在通信負荷情報から想定される最大の通信量に基づいて、給電光１１２の出力を調整する。通信稼働情報として予測通信負荷情報を取得した場合には、給電制御部１５０は、現在の日時において予測される通信負荷を予測通信負荷情報から求め、この通信負荷に基づいて給電光１１２の出力を調整する。なお、これら複数種類の通信稼働情報に対し、出力調整に用いる優先順位（例えば、実測通信負荷情報を最も優先させる等）を予め設定しておいてもよい。
　これにより、無線通信装置３６０の通信負荷、ひいては受電装置３１０の電力負荷に対応させて、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ため、受電装置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、受電装置３１０の電力負荷に対応させて給電装置１１０の出力が調整されるので、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。
　第３実施形態の構成は、図４の光ファイバー給電システムに適用できる。この場合、図４における第１のデータ通信装置１００及び第２のデータ通信装置３００を、第１のデータ通信装置１００Ｃ及び第２のデータ通信装置３００Ｃに変更すればよい。
　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、通信稼働情報を、光ファイバーケーブル２００とは異なる伝送路２８１を通じて、第２のデータ通信装置３００Ｃの通信監視部３７０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、通信監視部３７０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。
〔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、主に通信系統が給電系統から分離されている点で、第３実施形態の光ファイバー給電システム１Ｃと異なる。
　光ファイバー給電システム１Ｄの通信系統は、第１の通信機１６０、通信ケーブル２９０、第２の通信機３８０、無線通信装置３６０、通信監視部３７０を備える。
　第１の通信機１６０及び第２の通信機３８０は、通信ケーブル２９０を通じて互いにデータ通信を行う。無線通信装置３６０は、複数の無線通信機器との間で無線通信を行う。
　無線通信装置３６０は、第２の通信機３８０から受信したデータを無線通信で送信する一方で、無線通信で受信したデータを第２の通信機３８０に送信する。無線通信装置３６０は、その通信負荷に応じた電力を消費し、受電装置３１０から供給される電力により駆動される。
　通信監視部３７０は、無線通信装置３６０による無線通信の稼働状況を監視し、この稼働状況に関する通信稼働情報を取得する。通信監視部３７０は、取得した通信稼働情報を第２の通信機３８０に送信する。第２の通信機３８０は、受信した通信稼働情報を他の送信データと同様に第１の通信機１６０に送信する。
　光ファイバー給電システム１Ｄの給電系統は、給電装置１１０、光ファイバーケーブル２００Ａ及び受電装置３１０を備え、上記第１実施形態の光ファイバー給電システム１Ａと同様に構成されている。給電装置１１０は、給電制御部１５０により出力が制御される。
　給電制御部１５０は、第２の通信機３８０から送信された通信稼働情報を第１の通信機１６０から取得する。そして、給電制御部１５０は、取得した通信稼働情報に基づいて、給電装置１１０（給電用半導体レーザー１１１）からの給電光１１２の出力を制御する。なお、通信稼働情報は、通信ケーブル２９０とは異なる伝送路を通じて、通信監視部３７０から給電制御部１５０に送信されてもよい。
　これにより、上記第３実施形態と同様に、無線通信装置３６０の通信負荷、ひいては受電装置３１０の電力負荷に対応させて、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。
〔第５実施形態〕
　図８は、給電制御部が適用された第５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８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８に示すように、第５実施形態の光ファイバー給電システム１Ｅは、給電側の第１のデータ通信装置１００Ｅと、光ファイバーケーブル２００と、受電側の光給電ネットワーク３９０とを備える。
　光給電ネットワーク３９０では、給電側の第１のデータ通信装置１００Ｅから電力供給を受けつつ、当該第１のデータ通信装置１００Ｅとの間で（もしくは光給電ネットワーク３９０内で）光通信が可能である。光給電ネットワーク３９０は、例えばＩｏＴ（Internet of Things）システムに相当する。本実施形態の光給電ネットワーク３９０は、光ファイバーケーブル２００に直列に接続された複数の光スプリッタ（光分岐デバイス）３９１を含む。各光スプリッタ３９１は、少なくとも２つの接続ポート３９１ａを有する。各接続ポート３９１ａには、他の光スプリッタ３９１又は第２のデータ通信装置３００の接続（及び接続解除）が可能である。各光スプリッタ３９１は、接続された他の光スプリッタ３９１及び第２のデータ通信装置３００に対し、光ファイバーケーブル２００を通じて第１のデータ通信装置１００Ｅから伝送されてきた信号光及び給電光を一定の割合で分岐させる。
　第２のデータ通信装置３００は、本実施形態では、例えばネットワークカメラやネットワークセンサ等に相当する。各第２のデータ通信装置３００は、光スプリッタ３９１への接続が検知されると、信号光１２５，３２５によるデータ通信と、給電光１１２による給電（受電装置３１０が給電光１１２から変換した電力による駆動）とが可能となる。光給電ネットワーク３９０に接続可能な第２のデータ通信装置３００（受電装置３１０）の数量は特に限定されない。
　なお、光給電ネットワーク３９０は、給電装置１１０からの給電光１１２が入力される光ブランチングデバイスに対し、第２のデータ通信装置３００（受電装置３１０）が複数接続可能に構成されていればよい。したがって、例えば、単一の光スプリッタ３９１が、信号光及び給電光を複数の第２のデータ通信装置３００に対して直接分岐可能であってもよい。また、光スプリッタ以外の光ブランチングデバイスにより信号光及び給電光を分岐させてもよい。
　第１のデータ通信装置１００Ｅは、給電装置１１０、発信部１２０及び受信部１３０のほか、負荷検出部１６１と、給電制御部としての給電制御部１５１とを含む。
　負荷検出部１６１は、受電側の光給電ネットワーク３９０における電力負荷として、複数の光スプリッタ３９１における第２のデータ通信装置３００（受電装置３１０）の接続数を検出する。
　具体的に、負荷検出部１６１は、第２のデータ通信装置３００に予め割り当てられたアドレスに対して信号を送り、その戻り信号の有無により当該第２のデータ通信装置３００の接続を検知する。そして、負荷検出部１６１は、この検知数の総計として第２のデータ通信装置３００（受電装置３１０）の接続数を検出し、給電制御部１５１に出力する。このときの信号は、発振部１２０及び受信部１３０を介して信号光１２５、３２５として送受信される。第２のデータ通信装置３００のアドレスは、予め割り当てられた固有のアドレスであってもよいし、当該第２のデータ通信装置３００が光給電ネットワーク３９０に接続された際に割り当てられたアドレス等であってもよい。
　負荷検出部１６１は、この検出処理を、システムの起動時に実行するほか、システムの起動中には定期的に実行する。
　なお、負荷検出部１６１は、受電側からの信号に基づいて受電装置３１０の接続を検知してもよい。
　具体的には、第２のデータ通信装置３００が光スプリッタ３９１に接続されたときに、当該第２のデータ通信装置３００又は光スプリッタ３９１がこの接続を検知し、それを報知する信号を給電側に出力する。負荷検出部１６１は、この報知信号を受信したときに、上述のように第２のデータ通信装置３００を検知するための信号を送り、その戻りの有無により当該第２のデータ通信装置３００の接続を検知すればよい。第２のデータ通信装置３００と光スプリッタ３９１との接続の検知は、例えば接続コネクタで物理的に検知してもよいし、接続時にユーザーに操作させるスイッチ等を第２のデータ通信装置３００又は光スプリッタ３９１に設け、そのスイッチ操作により検知してもよい。
　給電制御部１５１は、負荷検出部１６１から入力された受電装置３１０の接続数の情報に基づいて、給電装置１１０（給電用半導体レーザー１１１）からの給電光１１２の出力を制御する。例えば、給電制御部１５１は、受電装置３１０の接続数とそのときの所要給電量との相関データを予め保持しており、このデータを用いて給電装置１１０の出力を調整する。
　これにより、受電側の光給電ネットワーク３９０における電力負荷に対応させて、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１Ｅでは、受電側の電力負荷に対応させて給電装置１１０の出力が調整されるので、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５実施形態の光ファイバー給電システム１Ｅでは、図９に示すように、受電装置３１０の接続を検知するための信号を、光ファイバーケーブル２００とは異なる伝送路２８１を通じて送受信してもよい。
　また、第５実施形態の光ファイバー給電システム１Ｅ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６実施形態〕
　図１０は、給電制御部が適用された第６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１０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１０に示すように、第６実施形態の光ファイバー給電システム１Ｆは、主に光給電ネットワークが給電系統のみを備える点で、第５実施形態の光ファイバー給電システム１Ｅと異なる。ただし、光ファイバー給電システム１Ｆ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１Ｆは、給電装置１１０、光ファイバーケーブル２００Ａ、光給電ネットワーク３９０Ｆを備える。光給電ネットワーク３９０Ｆは、光ファイバーケーブル２００Ａに直列に接続された複数の光スプリッタ３９１を含む。各光スプリッタ３９１には第２のデータ通信装置３００（受電装置３１０）が接続可能となっている。光給電ネットワーク３９０Ｆでは、複数の光スプリッタ３９１に接続された第２のデータ通信装置３００に対し、光ファイバーケーブル２００Ａを通じて給電装置１１０から光給電される。
　給電装置１１０は、給電制御部１５１により出力が制御される。
　給電制御部１５１は、負荷検出部１６１から受電装置３１０の接続数の情報を取得する。負荷検出部１６１は、伝送路２８１Ｆを通じて光スプリッタ３９１と送受信した信号に基づいて受電装置３１０の接続数を検出し、給電制御部１５１に出力する。そして、給電制御部１５１は、取得した受電装置３１０の接続数の情報に基づいて、給電装置１１０（給電用半導体レーザー１１１）からの給電光１１２の出力を制御する。
　これにより、上記第５実施形態と同様に、受電側の光給電ネットワーク３９０における電力負荷に対応させて、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、受電装置３１０で変換された電力が、無線通信を行う無線通信装置３６０に供給されることとした。しかし、当該電力の供給対象は通信装置であればよく、例えば無線通信でなく有線通信を行うものであってもよい。
　以上のように、本発明に係る光給電システムは、受電側の電力負荷に対応した効率の良い給電を実現するのに有用である。
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）
１Ｅ　　光ファイバー給電システム（光給電システム）
１Ｆ　　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
１００Ｅ　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
１５０　給電制御部
１５１　給電制御部
１６１　負荷検出部（検出部）
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
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
３００Ｃ　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
３６０　無線通信装置
３７０　通信監視部（情報取得部）
３９０　光給電ネットワーク
３９０Ｆ　光給電ネットワーク
３９１　光スプリッタ（光分岐デバイス）
３９１ａ　接続ポート

Claims (13)

  1. 　給電光を出力する給電装置と、当該給電装置からの給電光を電力に変換する受電装置とを備え、前記受電装置で変換された電力が通信装置に供給される光給電システムであって、
    　前記通信装置による通信の稼働状況に関する通信稼働情報を取得する情報取得部と、
    　前記情報取得部が取得した前記通信稼働情報に基づいて、前記給電装置からの前記給電光の出力を制御する給電制御部と、
    　を備える光給電システム。
  2. 　前記通信装置は無線通信を行う無線通信装置であり、
    　前記通信稼働情報は、実測による通信負荷の情報である実測通信負荷情報と、潜在的な最大の通信負荷の情報である潜在通信負荷情報と、予測による通信負荷の情報である予測通信負荷情報とのうちの少なくとも１つを含む、
    　請求項１に記載の光給電システム。
  3. 　前記実測通信負荷情報は、前記無線通信のＭＩＭＯストリーム数及び使用帯域幅を含む、
    　請求項２に記載の光給電システム。
  4. 　前記潜在通信負荷情報は、前記無線通信の収容アクティブユーザー数を含む、
    　請求項２又は請求項３に記載の光給電システム。
  5. 　前記予測通信負荷情報は、日時情報とそのときに予測される通信負荷の情報とを対応付けた情報を含む、
    　請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の光給電システム。
  6. 　前記給電装置を含む第１のデータ通信装置と、前記第１のデータ通信装置と光通信し、前記受電装置を含む第２のデータ通信装置とを備え、
    　前記通信装置は、前記第２のデータ通信装置に設けられ、前記第１のデータ通信装置との間で通信されたデータを他の通信機器に送受信し、
    　前記情報取得部は、前記第２のデータ通信装置に設けられ、取得した前記通信稼働情報を前記第１のデータ通信装置に送信し、
    　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る、
    　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光給電システム。
  7. 　前記情報取得部は、取得した前記通信稼働情報を、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の光通信により前記第１のデータ通信装置に送信する、
    　請求項６に記載の光給電システム。
  8. 　給電光を出力する給電装置と、
    　前記給電装置からの給電光が入力され、当該給電光を電力に変換する受電装置が複数接続可能な光分岐デバイスと、
    　前記光分岐デバイスにおける前記受電装置の接続数を検出する検出部と、
    　前記検出部が検出した前記受電装置の接続数に基づいて、前記給電装置からの前記給電光の出力を制御する給電制御部と、
    　を備える光給電システム。
  9. 　前記給電装置から前記光分岐デバイスに前記給電光を伝送する光ファイバーケーブルを備え、
    　前記検出部は、
    　前記光ファイバーケーブルよりも給電側に設けられ、
    　前記光分岐デバイスに信号を出力し、その戻り信号の有無により当該光分岐デバイスにおける前記受電装置の接続を検知して、当該受電装置の接続数を検出する、
    　請求項８に記載の光給電システム。
  10. 　前記給電装置から前記光分岐デバイスに前記給電光を伝送する光ファイバーケーブルと、
    　前記光ファイバーケーブルよりも受電側に設けられ、前記光分岐デバイスに対する前記受電装置の接続を検知して、当該検知を報知する報知信号を前記検出部に送信する接続検知部と、を備え、
    　前記検出部は、
    　前記光ファイバーケーブルよりも給電側に設けられ、
    　前記接続検知部から前記報知信号を受信したときに、前記光分岐デバイスに信号を出力し、その戻り信号の有無により当該光分岐デバイスにおける前記受電装置の接続を検知して、当該受電装置の接続数を検出する、
    　請求項８又は請求項９に記載の光給電システム。
  11. 　前記検出部は、前記受電装置の接続数を検出する処理を定期的に実行する、
    　請求項８から請求項１０のいずれか一項に記載の光給電システム。
  12. 　前記給電装置を含む第１のデータ通信装置を備え、
    　前記光分岐デバイスは、
    　前記第１のデータ通信装置から前記給電光及び信号光が入力され、
    　前記受電装置を有するとともに前記第１のデータ通信装置と前記信号光により光通信する第２のデータ通信装置が複数接続可能に構成されている、
    　請求項８から請求項１１のいずれか一項に記載の光給電システム。
  13. 　前記検出部及び前記給電制御部は、前記第１のデータ通信装置に設けられる、
    　請求項１２に記載の光給電システム。
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