JP7436160B2 - 光給電システム - Google Patents
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Description
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。
給電光を出力する複数の給電装置と、
前記複数の給電装置に対応させて設けられ、各々が対応する給電装置からの給電光を電力に変換する複数の受電装置と、
前記複数の受電装置の給電対象の必要電力量を検出する検出部と、
前記検出部が検出した前記必要電力量に基づいて、前記複数の給電装置の各々からの前記給電光の出力を制御する給電制御部と、
を備え、
前記給電制御部は、前記複数の給電装置の各々における出力量と給電効率との相関データに基づいて、前記複数の給電装置の各々からの前記給電光の出力を制御する。
〔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。
給電用半導体レーザー111は、上記電源からの電力によりレーザー発振して給電光112を出力する。
給電装置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。
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。
図2に示すように本実施形態の光ファイバー給電(PoF:Power over Fiber)システム1は、光ファイバーを介した給電システムと光通信システムとを含むものであり、給電装置(PSE:Power Sourcing Equipment)110を含む第1のデータ通信装置100と、光ファイバーケーブル200と、受電装置(PD:Powered Device)310を含む第2のデータ通信装置300とを備える。
給電装置110は、給電用半導体レーザー111を含む。第1のデータ通信装置100は、給電装置110のほか、データ通信を行う発信部120と、受信部130とを含む。第1のデータ通信装置100は、データ端末装置(DTE(Date Terminal Equipment))、中継器(Repeater)等に相当する。発信部120は、信号用半導体レーザー121と、モジュレーター122とを含む。受信部130は、信号用フォトダイオード131を含む。
等に相当する。発信部320は、信号用半導体レーザー321と、モジュレーター322とを含む。受信部330は、信号用フォトダイオード331を含む。データ処理ユニット340は、受信した信号を処理するユニットである。また、第2のデータ通信装置300は、給電ネットワークにおけるノードである。または第2のデータ通信装置300は、他のノードと通信するノードでもよい。
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。
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。
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。
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。
なお、光ファイバー250Cは、信号光125、325と、後述する2つの給電系統の給電光112とを伝送可能であれば、それぞれの伝送路は特に限定されない。2つの給電系統の給電光112を単一のコア又はクラッドで伝送してもよい。
電力検出部360は、求めた必要電力量の情報(必要電力情報)をデータ処理ユニット340に送信する。データ処理ユニット340は、受信した必要電力情報を送信データ324に含めて発信部320のモジュレーター322に出力する。モジュレーター322は、送信データ324に基づくレーザー光323の変調により、必要電力情報を含む信号光325を、光ファイバーケーブル200Cを通じて第1のデータ通信装置100Cに出力する。
すなわち、光ファイバー給電システム1Cは、第1給電装置110aから第1受電装置310aへの第1の給電系統と、第2給電装置110bから第2受電装置310bへの第2の給電系統との、2つの給電系統を備える。
一般に、給電用半導体レーザーは、例えば最大出力では発熱が多くなるなど、その出力に応じて出力効率が変化する。また、光ファイバーは、伝送光量や伝送部位に応じて伝送効率が変化する。そのため、各給電系統では、給電量に応じて給電効率が変化する。
そこで、給電制御部150は、2つの給電系統による総給電量が第2のデータ通信装置300Cの必要電力量を満足しつつ、2つの給電系統の正味の給電効率が所定値以上となるように、各給電装置110からの給電光112の出力を制御する。なお、この給電効率は、給電装置110(給電用半導体レーザー111)の出力効率と、光ファイバー250Cの伝送効率とのうち、少なくとも1つを含むものであればよい。
例えば、各給電系統における出力量と給電効率との相関データを予め保持しておき、このデータに基づいて正味の給電効率が最大となるように、2つの給電系統に出力を配分してもよい。あるいは、各給電系統において給電効率が所定値以上となる好ましい出力範囲を予め設定しておき、2つの給電系統ともこの出力範囲内で使用されるように出力を配分してもよい。もしくは、2つの給電装置110(2つの給電系統)に対し使用する優先順位を予め割り当てておき、必要電力量に応じて、この優先順位の高い給電装置110から順次給電光112を出力させてもよい。つまり、常態では例えば第1の給電系統を優先して使いつつ、第2のデータ通信装置300Cの必要電力量が第1の給電系統の給電量上限を上回った場合に第2の給電系統を使用するなどしてもよい。
これにより、受電側の第2のデータ通信装置300Cの必要電力量に対応させて、正味の給電効率が好ましい範囲内となるように2つの給電装置110の出力が調整される。すなわち、従来の給電システムにおいては、受電側の電力負荷に依らず給電装置が一定(最大)の電力を供給していたため、受電側の電力負荷が低いときには余剰電力が無駄に消費されていた。この点、本実施形態の光ファイバー給電システム1Cでは、受電側の必要電力量に対応させて2つの給電装置110の出力が適宜調整されるので、従来と異なり、受電側の電力負荷に対応した効率の良い給電を実現できる。
また、第3実施形態の光ファイバー給電システム1Cは、図4の光ファイバー給電システムのように、信号光を伝送する光ファイバーと、給電光を伝送する光ファイバーとを別々に備えていてもよい。
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。
2つの受電装置310で給電光112から変換された電力は、給電対象370に供給される。給電対象370は、その必要電力量が電力検出部360によって検出される。電力検出部360は、伝送路281を通じて必要電力量の情報を給電側の給電制御部150に送信する。
これにより、上記第3実施形態と同様に、受電側の第2のデータ通信装置300Cの必要電力量に対応させて、正味の給電効率が好ましい範囲内となるように2つの給電装置110の出力が調整される。したがって、受電装置の電力負荷に依らず給電装置が一定(最大)の電力を供給していた従来と異なり、受電側の電力負荷に対応した効率の良い給電を実現できる。
例えば上記第3及び第4実施形態では、光ファイバー給電システムが2つの給電系統(すなわち、2つの給電装置とこれに対応する2つの受電装置、及び給電光を供給するための光ファイバー内の2つのクラッド)を備えることとしたが、当該給電系統は複数であれば、その数量は特に限定されない。
また、受電装置の給電対象は、その必要電力量が検出可能であれば、光ファイバー給電システムの外部の機器であってもよい。
1 光ファイバー給電システム(光給電システム)
1B 光ファイバー給電システム(光給電システム)
1C 光ファイバー給電システム(光給電システム)
1D 光ファイバー給電システム(光給電システム)
100 第1のデータ通信装置
100C 第1のデータ通信装置
110 給電装置
110a 第1給電装置
110b 第2給電装置
111 給電用半導体レーザー
112 給電光
120 発信部
125 信号光
130 受信部
140 光入出力部
141 光コネクタ
150 給電制御部
200A 光ファイバーケーブル
200 光ファイバーケーブル
200B 光ファイバーケーブル
200C 光ファイバーケーブル
200D 光ファイバーケーブル
210 コア
220 クラッド
221 第1クラッド
222 第2クラッド
250A 光ファイバー
250 光ファイバー
250C 光ファイバー
250D 光ファイバー
260 光ファイバー
270 光ファイバー
300 第2のデータ通信装置
300C 第2のデータ通信装置
310 受電装置
310a 第1受電装置
310b 第2受電装置
311 光電変換素子
320 発信部
325 信号光
330 受信部
350 光入出力部
351 光コネクタ
360 電力検出部(検出部)
370 給電対象
Claims (6)
- 給電光を出力する複数の給電装置と、
前記複数の給電装置に対応させて設けられ、各々が対応する給電装置からの給電光を電力に変換する複数の受電装置と、
前記複数の受電装置の給電対象の必要電力量を検出する検出部と、
前記検出部が検出した前記必要電力量に基づいて、前記複数の給電装置の各々からの前記給電光の出力を制御する給電制御部と、
を備え、
前記給電制御部は、前記複数の給電装置の各々における出力量と給電効率との相関データに基づいて、前記複数の給電装置の各々からの前記給電光の出力を制御する、
光給電システム。 - 前記給電制御部は、前記複数の給電装置から前記複数の受電装置への総給電量が前記必要電力量を満足しつつ、正味の給電効率が所定値以上となるように、前記複数の給電装置の各々からの前記給電光の出力を制御する、
請求項1に記載の光給電システム。 - 前記給電効率は、前記給電装置の出力に応じた出力効率と、前記複数の給電装置から前記複数の受電装置へ給電光を伝送する光ファイバーの伝送効率との少なくとも1つを含む、
請求項2に記載の光給電システム。 - 前記複数の給電装置には、使用する優先順位が予め割り当てられており、
前記給電制御部は、前記必要電力量に応じて、前記優先順位の高い給電装置から順次前記給電光を出力させる、
請求項1に記載の光給電システム。 - 前記複数の給電装置を含む第1のデータ通信装置と、
前記第1のデータ通信装置と信号光により光通信し、前記複数の受電装置を含む第2のデータ通信装置と、
前記第1のデータ通信装置と前記第2のデータ通信装置との間で前記給電光と前記信号光とを伝送する光ファイバーと、
を備える請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の光給電システム。 - 前記給電制御部は、前記第1のデータ通信装置に設けられ、
前記検出部は、前記第2のデータ通信装置に設けられ、検出した前記必要電力量の情報を前記信号光により前記第1のデータ通信装置に送信する、
請求項5に記載の光給電システム。
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US20090016715A1 (en) | 2007-07-11 | 2009-01-15 | James Furey | Power over optical fiber system |
JP2010135989A (ja) | 2008-12-03 | 2010-06-17 | Mitsubishi Electric Corp | 光ファイバ、光通信装置、及び光通信方法 |
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