光供电系统的受电装置以及光供电系统的制作方法

1.本公开涉及光供电。


背景技术：

2.最近，在研究光供电系统，其将电力变换成光(称作供电光)并传输，将该供电光变换成电能并作为电力利用。
3.在专利文献1中记载了光通信装置，具备：光发送机，其发送以电信号调制的信号光、以及用于供给电力的供电光；光纤，其具有传输上述信号光的纤芯、形成于上述纤芯的周围且折射率比上述纤芯小并传输上述供电光的第1包层、以及形成于上述第1包层的周围且折射率比上述第1包层小的第2包层；和光接收机，其以对在上述光纤的第1包层传输的上述供电光进行变换的电力进行动作，将在上述光纤的纤芯传输的上述信号光变换成上述电信号。
4.在先技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：jp特开2010-135989号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的课题
8.然而，存在如下问题，即，若供电光的光谱超出光电变换元件的变换波长区域地扩展，则该变换波长区域外的供电光不能变换成电力，供电效率降低。
9.用于解决课题的手段
10.本公开的1个方式的光供电系统的受电装置包含将供电光变换成电力的多个光电变换元件，具有：分光器，其被输入供电光，将对该供电光进行波长分割而得到的多个波段的供电光分配输出到所述多个光电变换元件，所述多个光电变换元件各自具有与所输入的供电光对应的变换波长区域，将所输入的供电光变换成电力。
11.发明效果
12.根据本公开的1个方式的光供电系统的受电装置，能将供电光不从光电变换元件的变换波长区域遗漏地进行光电变换，将供电效率较高地维持。
附图说明
13.图1是本公开的第1实施方式所涉及的光纤供电系统的结构图。
14.图2是本公开的第2实施方式所涉及的光纤供电系统的结构图。
15.图3是本公开的第2实施方式所涉及的光纤供电系统的结构图，图示了光连接器等。
16.图4是本公开的另一实施方式所涉及的光纤供电系统的结构图。
17.图5是在具有分光器和变换波长区域不同的3个光电变换元件的光纤供电系统的
结构图中一并记载了宽频带的供电光的光谱的说明图。
18.图6是在具有1个光电变换元件的光纤供电系统的结构图中一并记载了窄频带的供电光的光谱的说明图。
19.图7是在具有1个光电变换元件的光纤供电系统的结构图中一并记载了宽频带的供电光的光谱的说明图。
具体实施方式
20.以下参考附图来说明本公开的一实施方式。
21.(1)系统概要
22.〔第1实施方式〕
23.如图1所示那样，本实施方式的光纤供电(pof：power over fiber)系统1a具备供电装置(pse：power sourcing equipment)110、光纤线缆200a和受电装置(pd：powered device)310。
24.另外，本公开中的供电装置是将电力变换成光能并供给的装置，受电装置是接受光能的供给并将该光能变换成电力的装置。
25.供电装置110包含供电用半导体激光器111。
26.光纤线缆200a包含形成供电光的传输路径的光纤250a。
27.受电装置310包含光电变换元件311。
28.供电装置110与电源连接，供电用半导体激光器111等被电驱动。
29.供电用半导体激光器111通过来自上述电源的电力进行激光振荡，并输出供电光112。
30.光纤线缆200a的一端201a能与供电装置110连接，另一端202a能与受电装置310连接，传输供电光112。
31.来自供电装置110的供电光112被输入到光纤线缆200a的一端201a，供电光112在光纤250a中传播，从另一端202a输出到受电装置310。
32.光电变换元件311将经过光纤线缆200a传输来的供电光112变换成电力。通过光电变换元件311变换的电力被作为受电装置310内所需的驱动电力。进而，受电装置310能将由光电变换元件311变换的电力输出给外部设备用。
33.构成起到供电用半导体激光器111以及光电变换元件311的光-电间的变换效果的半导体区域的半导体材料被设为具有500nm以下的短波长的激光波长的半导体。
34.具有短波长的激光波长的半导体由于带隙大且光电变换效率高，因此光供电的发电侧以及受电侧的光电变换效率提升，光供电效率提升。
35.为此，作为该半导体材料，例如可以使用金刚石、氧化镓、氮化铝、gan等激光波长(基波)为200～500nm的激光介质的半导体材料。
36.此外，作为该半导体材料，运用具有2.4ev以上的带隙的半导体。
37.例如可以使用金刚石、氧化镓、氮化铝、gan等带隙2.4～6.2ev的激光介质的半导体材料。
38.另外，激光处于越是长波长则传输效率越好、越是短波长则光电变换效率越好的倾向。因此，在长距离传输的情况下，可以使用激光波长(基波)比500nm大的激光介质的半
导体材料。此外，在优先光电变换效率的情况下，可以使用激光波长(基波)比200nm小的激光介质的半导体材料。
39.这些半导体材料可以适用于供电用半导体激光器111以及光电变换元件311的任意一方。供电侧或受电侧的光电变换效率提升，光供电效率提升。
40.〔第2实施方式〕
41.如图2所示那样，本实施方式的光纤供电(pof：power over fiber)系统1包含将光纤介于其间的供电系统和光通信系统，具备：包含供电装置(pse：power sourcing equipment)110的第1数据通信装置100；光纤线缆200；和包含受电装置(pd：powered device)310的第2数据通信装置300。
42.供电装置110包含供电用半导体激光器111。第1数据通信装置100除了供电装置110以外，还包含：进行数据通信的发送部120；和接收部130。第1数据通信装置100相当于数据终端装置(dte(data terminal equipment))、中继器(repeater)等。发送部120包含信号用半导体激光器121和调制器122。接收部130包含信号用光电二极管131。
43.光纤线缆200包含光纤250，该光纤250具有：形成信号光的传输路径的纤芯210；和配置于纤芯210的外周且形成供电光的传输路径的包层220。
44.受电装置310包含光电变换元件311。第2数据通信装置300除了受电装置310以外，还包含发送部320、接收部330和数据处理组件340。第2数据通信装置300相当于功率端站(power end station)等。发送部320包含信号用半导体激光器321和调制器322。接收部330包含信号用光电二极管331。数据处理组件340是对接收到的信号进行处理的组件。此外，第2数据通信装置300是通信网络中的节点。或者，第2数据通信装置300可以是与其他节点进行通信的节点。
45.第1数据通信装置100与电源连接，供电用半导体激光器111、信号用半导体激光器121、调制器122、信号用光电二极管131等被电驱动。此外，第1数据通信装置100是通信网络中的节点。或者，第1数据通信装置100也可以是与其他节点进行通信的节点。
46.供电用半导体激光器111通过来自上述电源的电力进行激光振荡，并输出供电光112。
47.光电变换元件311将经过光纤线缆200传输来的供电光112变换成电力。由光电变换元件311变换的电力被作为发送部320、接收部330以及数据处理组件340的驱动电力、其他第2数据通信装置300内所需的驱动电力。进而，第2数据通信装置300可以能将由光电变换元件311变换的电力输出给外部设备用。
48.另一方面，发送部120的调制器122将来自信号用半导体激光器121的激光123基于发送数据124进行调制，并作为信号光125输出。
49.接收部330的信号用光电二极管331将经过光纤线缆200传输来的信号光125解调成电信号，并输出到数据处理组件340。数据处理组件340将基于该电信号的数据发送到节点，另一方面，从该节点接收数据，将其作为发送数据324输出到调制器322。
50.发送部320的调制器322将来自信号用半导体激光器321的激光323基于发送数据324进行调制，并作为信号光325输出。
51.接收部130的信号用光电二极管131将经过光纤线缆200传输来的信号光325解调成电信号并输出。将基于该电信号的数据发送到节点，另一方面，从该节点起将数据作为发
送数据124。
52.来自第1数据通信装置100的供电光112以及信号光125输入到光纤线缆200的一端201，供电光112在包层220中传播，信号光125在纤芯210中传播，从另一端202输出到第2数据通信装置300。
53.来自第2数据通信装置300的信号光325输入到光纤线缆200的另一端202，在纤芯210中传播，从一端201输出到第1数据通信装置100。
54.另外，如图3所示那样，在第1数据通信装置100设有光输入输出部140和附设于其的光连接器141。此外，在第2数据通信装置300设有光输入输出部350和附设于其的光连接器351。设于光纤线缆200的一端201的光连接器230与光连接器141连接。设于光纤线缆200的另一端202的光连接器240与光连接器351连接。光输入输出部140将供电光112导光到包层220，将信号光125导光到纤芯210，将信号光325导光到接收部130。光输入输出部350将供电光112导光到受电装置310，将信号光125导光到接收部330，将信号光325导光到纤芯210。
55.如以上那样，光纤线缆200的一端201能与第1数据通信装置100连接，另一端202能与第2数据通信装置300连接，传输供电光112。进而在本实施方式中，光纤线缆200双向传输信号光125、325。
56.作为构成起到供电用半导体激光器111以及光电变换元件311的光-电间的变换效果的半导体区域的半导体材料，运用与上述第1实施方式同样的材料，实现高的光供电效率。
57.另外，可以如图4所示的光纤供电系统1b的光纤线缆200b那样，分开设置传输信号光的光纤260和传输供电光的光纤270。光纤线缆200b也可以由多条构成。
58.(2)关于宽频带供电光的波长分割光电变换
59.取代以上的光纤供电系统1a、1、1b中的供电装置110而运用图5所示的供电装置110a，取代受电装置310而运用图5所示的受电装置310a。
60.在图5中，将图1示出为基本，此外一并记载供电光的光谱。将图5所示的设为光纤供电系统1c。
61.供电装置110a具备光纤激光器111a，作为激光源。光纤激光器111a能进行高输出，面向大功率的光供电。但光纤激光器111a所输出的供电光112w如图5所示那样，光谱扩展。
62.受电装置310a包含多个光电变换元件311a、311b、311c。在此，将光电变换元件设为3个。
63.此外，受电装置310a具有分光器312。
64.对分光器312输入从光纤激光器111a输出并在光纤250中传输来的宽频带的供电光112w。
65.然后，分光器312将该供电光112w分光，并输出到各光电变换元件311a、311b、311c。即，分光器312将对供电光112w进行波长分割而得到的多个波段的供电光112a、112b、112c分配输出到多个光电变换元件311a、311b、311c。将供电光112a输入到光电变换元件311a，将供电光112b输入到光电变换元件311b，将供电光112c输入到光电变换元件311c。
66.在图中重叠宽频带的供电光112w的光谱，示出分割的波长区域(与供电光112a、112b、112c相同符号)和光电变换元件的变换波长区域(与光电变换元件311a、311b、311c相同符号)。
67.多个光电变换元件311a、311b、311c与所输入的供电光112a、112b、112c对应，各自具有相互不同的变换波长区域。
68.光电变换元件311a的变换波长区域与供电光112a波长区域相同。光电变换元件311b的变换波长区域与供电光112b波长区域相同。光电变换元件311c的变换波长区域与供电光112c波长区域相同。
69.但光电变换元件(311a)的变换波长区域可以比所输入的供电光(112a)波长区域稍宽，与相邻的变换波长区域交叠。无论哪个光电变换元件，都不能凭借一者，由其变换波长区域包含供电光112w的波长区域。
70.光电变换元件311a将所输入的供电光112a变换成电力。光电变换元件311b将所输入的供电光112b变换成电力。光电变换元件311c将所输入的供电光112c变换成电力。
71.图6表示激光源是半导体激光器111的情况。
72.在半导体激光器111的情况下，光谱窄，能以一个光电变换元件311的变换波长区域应对。即，在半导体激光器111所输出的供电光112中基本不含从光电变换元件311的变换波长区域超出的光。
73.对这样的图6所示的系统，如图7所示那样，仅将激光源变更为光纤激光器111a。
74.于是，由于光纤激光器111a所输出的供电光112w是宽频带，因此产生从光电变换元件311的变换波长区域超出的光，无法将该光变换成电。
75.因此，不能进行高效率的光电变换。
76.另一方面，根据图5所示的光纤供电系统1c，由于将光纤激光器111a所输出的宽频带的供电光112w通过分光器312进行波长分割，由3个光电变换元件311a、311b、311c分担地进行光电变换，因此，如图5所示那样，能在不产生从光电变换元件311a、311b、311c的变换波长区域超出的光的情况下，进行高效率的光电变换。
77.因此，根据光纤供电系统1c，能在不将供电光从光电变换元件的变换波长区域遗漏的情况下进行光电变换，较高地维持供电效率。通过光纤激光器的高能的供电光，能进行大功率的光供电。
78.以上说明了本公开的实施方式，但本实施方式是作为示例而示出的，能以其他种种方式实施，能在不脱离发明的要旨的范围内进行结构要素的省略、置换、变更。
79.在以上的实施方式的光纤供电系统1c中，设于受电装置310a的光电变换元件设为3个，但也可以设为2个或4个以上来实施。
80.此外，在以上的实施方式的光纤供电系统1c中，使用光纤激光器，但并不限于此，对于被光供电的激光器的波长区域比一个光电变换元件的变换波长区域宽的组合，能广泛实施本发明。
81.产业上的可利用性
82.本发明能利用在光供电中。
83.符号说明
84.1a光纤供电系统
85.1光纤供电系统
86.1b光纤供电系统
87.1c光纤供电系统
88.100第1数据通信装置
89.110供电装置
90.111供电用半导体激光器
91.111a光纤激光器
92.112供电光
93.120发送部
94.125信号光
95.130接收部
96.140光输入输出部
97.141光连接器
98.200a光纤线缆
99.200光纤线缆
100.200b光纤线缆
101.210纤芯
102.220包层
103.250a光纤250光纤
104.260光纤
105.270光纤
106.300第2数据通信装置
107.310受电装置
108.311光电变换元件
109.311a光电变换元件
110.311b光电变换元件
111.311c光电变换元件
112.312分光器
113.320发送部
114.325信号光
115.330接收部
116.350光输入输出部
117.351光连接器。