WO2021186827A1 - 給電光伝送用光ファイバーケーブル及び光ファイバー給電システム - Google Patents

給電光伝送用光ファイバーケーブル及び光ファイバー給電システム Download PDF

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知丈 杉目
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京セラ株式会社
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    • G02B6/102—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type for infrared and ultraviolet radiation

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 feeding 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.
  • the feeding light is high-energy laser light
  • the optical fiber that transmits the feeding light is damaged such as disconnection
  • the high-energy laser light leaks from the damaged part, the sheath (coating) is destroyed, and the outside of the optical cable is removed.
  • the feeding light in the ultraviolet region is applied for high-energy optical transmission, it is difficult to visually detect the leaked part due to the damage of the optical fiber. Even if the suspicion of damage to the optical fiber can be detected due to leakage loss, it is difficult to identify the damaged part.
  • the optical fiber cable for feeding light transmission includes an optical fiber having a transmission path for feeding light, a cable sheath located on the outer periphery of the optical fiber and having a light-shielding property against the feeding light, and the optical fiber and the above. It is located between the cable sheath and includes a phosphor layer that fluoresces when the feed light is received.
  • the wavelength is diffused by fluorescent light emission, resulting in energy loss and dispersion. It is possible to prevent the sheath from being broken and prevent the leakage of high-energy light to the outside of the cable.
  • 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 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 a core 210 forming a signal light transmission path, a clad 220 arranged on the outer periphery of the core 210 and forming a feeding light transmission path, and an optical fiber 250 having the core 210.
  • 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 corresponds to a power end station or the like.
  • 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 with the electric power from the power source and outputs the power feeding light 112.
  • the photoelectric conversion element 311 converts the 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 obtained 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 obtained 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 exerts 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 exerts 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 configured by a plurality of cables.
  • FIG. 5 illustrates a structure in which the transmission path of the feeding light 112 is the core 20a and is surrounded by the clad 20b. Similarly, the transmission path of the feed light can be implemented as the clad 220 in the case of FIG.
  • the power feeding optical transmission optical fiber cable 200C includes an optical fiber 250C including a core 20a and a clad 20b that is in contact with the core 20a and is located on the outer periphery of the core 20a.
  • the optical fiber 250C has a core 20a as a transmission path for the feeding light 112.
  • the optical fiber cable 200C for power feeding light transmission is located on the outer periphery of the optical fiber 250C and is located between the cable sheath 20d having a light-shielding property against the feeding light 112 and between the optical fiber 250C and the cable sheath 20d, and receives the feeding light 112. It is provided with a phosphor layer 20c that emits light when fluorescently emitted.
  • the optical fiber 250C has a crack 21a. Further, it is assumed that a part of the feeding light 112a leaks from the crack 21a.
  • the feed light 112a first reaches the phosphor layer 20c before leaking out of the cable 200C. At this time, the phosphor layer 20c receives the feeding light 112a and emits the fluorescence 21b.
  • FIG. 7 shows the spectrum of the feeding light 112 and the spectrum of the synchrotron radiation 112T converted by the phosphor (20c).
  • Ultraviolet rays are applied as the feeding light 112.
  • the synchrotron radiation 112T includes fluorescence 21b as a wavelength region that was not included in the feeding light 112. Fluorescence 21b is visible light. Further, the fluorescent light 21b, which is visible light, spreads in a wider band than the feeding light 112 in the visible light region. For example, the fluorescence 21b is white light.
  • the same wavelength component as the feed light 112 is at a low level in the synchrotron radiation 112T due to wavelength diffusion by the phosphor layer 20c. As described above, the energy of the feeding light 112 is diffused in a wide wavelength range.
  • the breaking energy to the cable sheath 20d is reduced, and the breaking of the cable sheath 20d can be prevented. Since the cable sheath 20d is not destroyed, the feeding light 112 does not leak to the outside of the cable 200C, and a secondary accident can be prevented.
  • the cable sheath 20d one having a property of transmitting at least a part of the fluorescence 21b may be applied.
  • a material having a light transmittance in the wavelength region (visible light region) of the fluorescence 21b is applied, and at least a part of the visible light of the fluorescence 21b is transmitted to emit light to the outside of the cable 200C.
  • the light emission of the fluorescence 21b can be visually observed from the outside of the cable 200C. Therefore, the damaged part of the optical fiber 250C can be identified, and a quick response can be made.
  • a system for detecting and notifying the suspicion of damage to the optical fiber 250C due to the leakage loss of the feeding light 112a is simultaneously implemented.
  • the damaged part of the optical fiber 250C can be identified by the position of the fluorescence leakage.
  • the above optical fiber cable 200C for power feeding optical transmission is applied as an optical fiber cable for all or a part of the section from the power feeding device 110 to the power receiving device 310.
  • the optical fiber cable 200C for power feeding optical transmission may be applied only to a part of the section such as a section where damage to the optical fiber is predicted.
  • the optical fiber cable 200D for power feeding optical transmission shown in FIG. 8 can be implemented.
  • the cable sheath 20e has a property of emitting fluorescence. There is no phosphor layer between the cable sheath 20e and the optical fiber 250C, and the cable sheath 20e contains a phosphor.
  • the optical fiber cable 200D for feeding light transmission includes an optical fiber 250C having a transmission path of the feeding light 112 and a cable sheath 20e located on the outer periphery of the optical fiber 250C.
  • the cable sheath 20e emits fluorescence 20b when receiving the feeding light 112a, and emits at least a part of visible light of the fluorescence 20b to the outside. Fluorescence 20b is emitted by the phosphor contained in the cable sheath 20e, and a part of the fluorescence 20b is radiated to the outside of the cable 200D. Others are carried out in the same manner as the cable 200C.
  • optical fiber cable 200D for power feeding optical transmission it is possible to prevent the cable sheath 20d from being destroyed by the power feeding light 112a even if the optical fiber 250C is damaged, similar to the cable 200C shown in FIGS. 5 and 6.
  • the damaged part of the optical fiber 250C can be identified by the position of the fluorescence leakage.
  • the optical fiber cables 200C and 200D for power feeding optical transmission of the above embodiment even if the high energy power feeding light 112a leaks out of the optical fiber 250C due to damage to the optical fiber 250C, the wavelength is diffused by fluorescent light emission and energy loss and dispersion occur. Since it occurs, it is possible to prevent the cable sheath from being broken and prevent the leakage of high-energy light to the outside of the cable.
  • the feeding light 112a is directed to the outside of the optical fiber 250C. Leak out. This is because the fiber shape is bent, so the angle is such that total internal reflection cannot be achieved and leakage occurs.
  • the optical fiber cables 200C and 200D for power feeding optical transmission of the above embodiment even if the high energy power feeding light 112a leaks out of the optical fiber 250C due to deformation outside the permissible range of the optical fiber 250C, the wavelength is diffused by fluorescence emission.
  • the deformation point outside the permissible range of the optical fiber 250C can be specified by the position of the fluorescence leakage to the outside of the cable, and if the deformation point outside the permissible range is returned to the permissible range and the fluorescence leakage is eliminated, the construction is completed. can do.
  • the embodiments of the present disclosure have been described above, this embodiment is shown as an example, 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 leaked portion display function is implemented so that a part of the fluorescence leaks to the outside of the cable, but only the function of preventing the cable from being broken may be implemented.
  • the present invention can be used for optical power supply.
  • Optical fiber power supply system 1 Optical fiber power supply system 1B
  • Optical fiber power supply system 100 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 Receiver unit 140 Optical input / output unit 141
  • Optical connector 200A Optical fiber cable 200
  • Optical fiber cable 200B Optical fiber cable 200C
  • Optical fiber cable for power feeding optical transmission 200D Optical fiber cable for power feeding optical transmission 210 Core 220 Clad 250A Optical fiber 250C Optical fiber 250 Optical fiber 260

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Abstract

給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｃは、給電光１１２の伝送路２０ａを有する光ファイバー２５０Ｃと、光ファイバーの外周に位置し、給電光に対する遮光性を有したケーブルシース２０ｄと、光ファイバーとケーブルシースとの間に位置し、給電光を受光したとき蛍光発光する蛍光体層２０ｃとを備える。ケーブルシースは、給電光を受光して蛍光体層が発光する蛍光２１ｂの少なくとも一部を透過させる性質を有する。

Description

給電光伝送用光ファイバーケーブル及び光ファイバー給電システム
　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、より高エネルギーの光伝送が行われるようになることが見込まれる。　
　給電光を高エネルギーのレーザー光としている場合に、給電光を伝送する光ファイバーに断線等の破損が生じると、損傷個所より高エネルギーのレーザー光が漏れ、シース（被覆）が破壊され、光ケーブル外への当該レーザー光の漏れが発生するおそれがある。
　高エネルギーのレーザー光を外部に漏洩させないために、シース（被覆）を破壊させない必要がある。
　また、高エネルギーの光伝送を行うために紫外線域の給電光を適用している場合には、光ファイバーの損傷による漏洩箇所を目視発見することが難しい。漏洩損失により光ファイバーの損傷の疑いが検出できても、損傷箇所を特定することが難しい。
　本開示の１つの態様の給電光伝送用光ファイバーケーブルは、給電光の伝送路を有する光ファイバーと、前記光ファイバーの外周に位置し、前記給電光に対する遮光性を有したケーブルシースと、前記光ファイバーと前記ケーブルシースとの間に位置し、前記給電光を受光したとき蛍光発光する蛍光体層と、を備える。
　本開示の１つの態様の給電光伝送用光ファイバーケーブルによれば、光ファイバーの損傷により高エネルギーの給電光が光ファイバー外に漏れても、蛍光発光により波長拡散されエネルギーの損失、分散が生じるから、ケーブルシースの破壊を防ぎ、ケーブル外への高エネルギー光の漏洩を防止することができる。
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。 一実施形態に係る給電光伝送用光ファイバーケーブルの断面図である。 一実施形態に係る給電光伝送用光ファイバーケーブルの断面図である。 給電光のスペクトルと、蛍光体で変換された放射光のスペクトルを示すグラフである。 他の一実施形態に係る給電光伝送用光ファイバーケーブルの断面図である。 他の一実施形態に係る給電光伝送用光ファイバーケーブルの断面図である。
　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ように、信号光を伝送する光ファイバー２６０と、給電光を伝送する光ファイバー２７０とを別々に設けてもよい。光ファイバーケーブル２００Ｂも複数本で構成してもよい。
（２）蛍光体を有する給電光伝送用光ファイバーケーブルについて
　以上の光ファイバー給電システム１Ａにおける光ファイバーケーブル２００Ａ、光ファイバー給電システム１における光ファイバーケーブル２００、又は光ファイバー給電システム１Ｂにおける光ファイバーケーブル２００Ｂとして、図５に示すような外周部に蛍光体層２０Ｃを有する給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｃを適用する。図５には、給電光１１２の伝送路がコア２０ａであり、クラッド２０ｂに囲まれている構造を図示する。給電光の伝送路を図２の場合のクラッド２２０としても同様に実施することができる。
　図５に示すように給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｃは、コア２０ａと、コア２０ａに接しコア２０ａの外周に位置するクラッド２０ｂとからなる光ファイバー２５０Ｃを備える。光ファイバー２５０Ｃは、給電光１１２の伝送路としてコア２０ａを有する。
　さらに給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｃは、光ファイバー２５０Ｃの外周に位置し、給電光１１２に対する遮光性を有したケーブルシース２０ｄと、光ファイバー２５０Ｃとケーブルシース２０ｄとの間に位置し、給電光１１２を受光したとき蛍光発光する蛍光体層２０ｃとを備える。
　図６に示すように光ファイバー２５０Ｃに亀裂２１ａが入ったとする。
　さらに一部の給電光１１２ａが亀裂２１ａから漏れたとする。
　給電光１１２ａはケーブル２００Ｃ外に漏れる前に、まず、蛍光体層２０ｃに到達する。
　このとき、蛍光体層２０ｃは、給電光１１２ａを受光して蛍光２１ｂを発光する。
　図７は、給電光１１２のスペクトルと、蛍光体（２０ｃ）で変換された放射光１１２Ｔのスペクトルを示す。
　給電光１１２としては紫外線が適用されている。放射光１１２Ｔには、給電光１１２に含まれていなかった波長域として蛍光２１ｂが含まれている。蛍光２１ｂは可視光線である。また、可視光線である蛍光２１ｂは、可視光域において給電光１１２より広帯域に広がっている。例えば、蛍光２１ｂは白色光である。
　給電光１１２と同じ波長成分は、蛍光体層２０ｃによる波長拡散により、放射光１１２Ｔにおいては低レベルとなっている。
　以上のように、給電光１１２のエネルギーは、広い波長域に拡散される。
　これにより、　ケーブルシース２０ｄへの破壊エネルギーが小さくなり、ケーブルシース２０ｄの破壊を防ぐことができる。
　ケーブルシース２０ｄが破壊されないので、給電光１１２がケーブル２００Ｃ外に漏れることなく、２次的な事故を防止できる。　
　ケーブルシース２０ｄとしては、蛍光２１ｂの少なくとも一部を透過させる性質を有するものを適用してもよい。ケーブルシース２０ｄの構成材料として、蛍光２１ｂの波長域（可視光域）で光透過率を有する材料を適用し、蛍光２１ｂの少なくとも一部の可視光線を透過させ、ケーブル２００Ｃ外へ発光させる。
　このような構成によれば、ケーブル２００Ｃ外から蛍光２１ｂの発光を目視により観察することができる。
　したがって、　光ファイバー２５０Ｃの損傷個所を特定することができ、迅速に対応することができる。
　例えば、給電光１１２ａの漏洩損失により光ファイバー２５０Ｃの損傷の疑いを検出し、報知するシステムを同時に実施する。当該報知を契機に給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｃを外観検査することで、蛍光漏れの位置により光ファイバー２５０Ｃの損傷個所を特定することができる。
　以上の給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｃを、給電装置１１０から受電装置３１０までの全区間又は一部区間の光ファイバーケーブルとして適用する。全区間に給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｃを適用することで、全区間において以上の作用効果が得られる。一方、光ファイバーの損傷の発生が予測される区間などの一部区間に限定して給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｃを適用してもよい。
　他の構成として、図８に示す給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｄを実施することができる。
　給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｄにあっては、ケーブルシース２０ｅが蛍光発光する性質を有する。ケーブルシース２０ｅと光ファイバー２５０Ｃとの間には蛍光体層を有さず、ケーブルシース２０ｅに蛍光体が含まれている。　
　図８に示すように給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｄは、給電光１１２の伝送路を有する光ファイバー２５０Ｃと、光ファイバー２５０Ｃの外周に位置するケーブルシース２０ｅとを備える。
　図９に示すようにケーブルシース２０ｅは、給電光１１２ａを受光したとき蛍光２０ｂを発光し、当該蛍光２０ｂの少なくとも一部の可視光線を外部に放射する。
　ケーブルシース２０ｅに含まれる蛍光体により蛍光２０ｂが発光するが、その一部は、ケーブル２００Ｄ外に放射される。その他は、上記ケーブル２００Ｃと同様に実施する。
　したがって、給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｄによれば、図５及び図６に示したケーブル２００Ｃと同様に、光ファイバー２５０Ｃに損傷があっても給電光１１２ａによるケーブルシース２０ｄの破壊を防ぐことができ、蛍光漏れの位置により光ファイバー２５０Ｃの損傷個所を特定することができる。
　以上の実施形態の給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｃ，２００Ｄによれば、光ファイバー２５０Ｃの損傷により高エネルギーの給電光１１２ａが光ファイバー２５０Ｃ外に漏れても、蛍光発光により波長拡散されエネルギーの損失、分散が生じるから、ケーブルシースの破壊を防ぎ、ケーブル外への高エネルギー光の漏洩を防止することができる。
　また、光ファイバー２５０Ｃに損傷がない場合であって、光ファイバー２５０Ｃの許容曲げＲ(材質、ファイバー径等により指定される）を超えて　光ファイバー２５０Ｃが曲げられた場合、給電光１１２ａが光ファイバー２５０Ｃより外部に漏れ出す。これは、ファイバー形状が曲げられたことで、全反射出来ない角度となり漏れ出すことによる。
　しかしながら、以上の実施形態の給電光伝送用光ファイバーケーブル２００Ｃ，２００Ｄによれば、光ファイバー２５０Ｃの許容範囲外の変形により高エネルギーの給電光１１２ａが光ファイバー２５０Ｃ外に漏れても、蛍光発光により波長拡散されエネルギーの損失、分散が生じるから、ケーブルシースの破壊を防ぎ、ケーブル外への高エネルギー光の漏洩を防止することができる。
　また、ケーブル外への蛍光漏れの位置により光ファイバー２５０Ｃの許容範囲外の変形個所を特定することができ、許容範囲外の変形箇所を許容範囲内に戻して蛍光漏れが解消すれば、施工を完了することができる。
　以上本開示の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として示したものであり、この他の様々な形態で実施が可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の省略、置き換え、変更を行うことができる。
　以上の実施形態では、蛍光の一部がケーブル外に漏れるようにした漏洩個所表示機能を実施したが、ケーブルの破壊を防止する機能のみを実施してもよい。
　本発明は、光給電に利用することができる。
１Ａ   光ファイバー給電システム
１     光ファイバー給電システム
１Ｂ   光ファイバー給電システム
１００　第１のデータ通信装置
１１０ 給電装置
１１１ 給電用半導体レーザー
１１２ 給電光
１２０ 発信部
１２５ 信号光
１３０ 受信部
１４０ 光入出力部
１４１ 光コネクタ
２００Ａ　光ファイバーケーブル
２００ 光ファイバーケーブル
２００Ｂ  光ファイバーケーブル
２００Ｃ  給電光伝送用光ファイバーケーブル
２００Ｄ  給電光伝送用光ファイバーケーブル
２１０ コア
２２０ クラッド
２５０Ａ　光ファイバー
２５０Ｃ　光ファイバー
２５０ 光ファイバー
２６０ 光ファイバー
２７０ 光ファイバー
３００　第２のデータ通信装置
３１０ 受電装置
３１１ 光電変換素子
３２０ 発信部
３２５ 信号光
３３０ 受信部
３５０ 光入出力部
３５１ 光コネクタ

Claims (7)

  1. 　給電光の伝送路を有する光ファイバーと、
    　前記光ファイバーの外周に位置し、前記給電光に対する遮光性を有したケーブルシースと、
    　前記光ファイバーと前記ケーブルシースとの間に位置し、前記給電光を受光したとき蛍光発光する蛍光体層と、を備える給電光伝送用光ファイバーケーブル。
  2. 　前記ケーブルシースは、前記給電光を受光して前記蛍光体層が発光する蛍光の少なくとも一部を透過させる性質を有する請求項１に記載の給電光伝送用光ファイバーケーブル。
  3. 　給電光の伝送路を有する光ファイバーと、
    　前記光ファイバーの外周に位置するケーブルシースと、を備え、
    　前記ケーブルシースは、前記給電光を受光したとき蛍光発光し、当該蛍光の少なくとも一部を外部に放射する給電光伝送用光ファイバーケーブル。
  4. 　前記給電光が紫外線で、前記蛍光が前記給電光より広帯域、かつ、可視光線である請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の給電光伝送用光ファイバーケーブル。
  5. 　電力によりレーザー発振して給電光を出力する半導体レーザーを含む給電装置と、
    　当該給電装置による給電光を電力に変換する光電変換素子を含む受電装置と、
    　一端が前記給電装置に接続可能とされ、他端が前記受電装置に接続可能とされ、前記給電光を伝送する光ファイバーケーブルと、を備えた光ファイバー給電システムであって、
    　前記給電装置から前記受電装置までの全区間又は一部区間の光ファイバーケーブルとして請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載の給電光伝送用光ファイバーケーブルが適用された光ファイバー給電システム。
  6. 　前記半導体レーザーの光‐電気間の変換効果を奏する半導体領域を構成する半導体材料が、レーザー波長５００ｎｍ以下のレーザー媒体とされた請求項５に記載の光ファイバー給電システム。
  7. 　前記光電変換素子の光‐電気間の変換効果を奏する半導体領域を構成する半導体材料が、レーザー波長５００ｎｍ以下のレーザー媒体とされた請求項５又は請求項６に記載の光ファイバー給電システム。
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