特開 2024-151857 光ファイバ給電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024151857

(43)【公開日】2024-10-25

(54)【発明の名称】光ファイバ給電システム

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/80 20130101AFI20241018BHJP

   H04B 10/071 20130101ALI20241018BHJP

   H04B 10/077 20130101ALI20241018BHJP

【ＦＩ】

H04B10/80 160

H04B10/071

H04B10/077

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023065603

(22)【出願日】2023-04-13

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和４年度 国立研究開発法人情報通信研究機構「革新的情報通信技術研究開発委託研究／サイバーフィジカルインフラに向けた高信頼シームレスアクセスネットワークに関する研究開発」、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000173809

【氏名又は名称】一般財団法人電力中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(74)【代理人】

【識別番号】100206081

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 央

(72)【発明者】

【氏名】池田 研介

【テーマコード（参考）】

5K102

【Ｆターム（参考）】

5K102AA15

5K102AN02

5K102AN03

5K102LA06

5K102LA11

5K102LA13

5K102LA21

5K102LA33

5K102LA38

5K102LA41

5K102LA52

5K102MA01

5K102MB02

5K102MD03

5K102PA01

5K102PA11

5K102PB01

5K102PB11

5K102PB14

5K102PC12

5K102PH31

5K102PH41

5K102PH50

5K102RB02

(57)【要約】

【課題】大幅なコストの上昇及び構成の複雑化を招くことなく、高い信頼性と安全性を確保することができる光ファイバ給電システムを提供する。
【解決手段】光ファイバ給電システム１は、複数の光源１１と、複数の光源１１から出力される光が一端側Ｔ１に入力される少なくとも１本の光ファイバ１３と、光ファイバ１３の他端側Ｔ２から出力される光が入力される光電変換器１４と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の光源と、
前記複数の光源から出力される光が一端側に入力される少なくとも１本の光ファイバと、
前記光ファイバの他端側から出力される光が入力される光電変換器と、
を備える光ファイバ給電システム。

【請求項2】

前記光ファイバは、１本設けられており、
前記複数の光源から出力される光を前記光ファイバの一端側に入力させるコンバイナを備える、
請求項１記載の光ファイバ給電システム。

【請求項3】

前記光ファイバは、マルチコアファイバ、ダブルクラッドファイバ、又はマルチモードファイバである、請求項２記載の光ファイバ給電システム。

【請求項4】

前記光ファイバは、前記複数の光源に対応して複数本設けられており、
前記光電変換器には、前記光ファイバの各々の他端側から出力される光が入力される、
請求項１記載の光ファイバ給電システム。

【請求項5】

前記光源は、複数の発光領域を備え、前記発光領域の各々を個別に発光させることができる面状の光源である、請求項１記載の光ファイバ給電システム。

【請求項6】

前記発光領域の各々から出力される光を前記光ファイバの一端側に入力させる集光光学系を備える、請求項５記載の光ファイバ給電システム。

【請求項7】

前記光ファイバの一端側に試験光を入力させ、前記光ファイバの一端側から出力される光に基づいて、前記光ファイバの試験を行う試験器を備える、請求項１記載の光ファイバ給電システム。

【請求項8】

前記試験器は、前記光ファイバの一端側から出力される後方散乱光に基づいて、前記光ファイバの試験を行う、請求項７記載の光ファイバ給電システム。

【請求項9】

前記試験器は、前記光ファイバの他端側において生じた反射光に基づいて、前記光ファイバの試験を行う、請求項７記載の光ファイバ給電システム。

【請求項10】

前記反射光は、前記光ファイバの他端側における端面でのフレネル反射により生じた反射光である、請求項９記載の光ファイバ給電システム。

【請求項11】

前記光ファイバの他端側には、ファイバ・ブラッグ・グレーティングが形成されており、
前記反射光は、前記ファイバ・ブラッグ・グレーティングでのフラッグ反射により生じた反射光である、
請求項９記載の光ファイバ給電システム。

【請求項12】

前記光ファイバは、マルチコアファイバ又はダブルクラッドファイバであり、
前記試験光は、前記マルチコアファイバに設けられた複数のコアのうちの１つに入力され、又は前記ダブルクラッドファイバのコアに入力される、
請求項７から請求項１１の何れか一項に記載の光ファイバ給電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ファイバ給電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、光ファイバを介して給電を行う光ファイバ給電システムが注目されている。この光ファイバ給電システムは、光源、光ファイバ、及び光電変換器（ＰＰＣ：Photovoltaic Power Converter）を備えており、電力を光に変換して伝送し、伝送された光を電力に変換することによって給電を行うシステムである。このような光ファイバ給電システムは、例えば、電気絶縁を保った状態で電力供給が可能であることや、１本の光ファイバのみで給電と通信とが可能である等の利点を有する。

【0003】

従来は、供給可能な電力が数十ｍＷオーダーであったが、近年では、光源としてのレーザの高出力化が進んだことから、数Ｗ～数百Ｗオーダーの電力供給が可能になってきている。このため、近年では、光ファイバ給電で動作可能なセンサシステムや無線通信システム等の研究開発が行われている。

【0004】

以下の特許文献１には、従来の光ファイバ給電システムの一例が開示されている。この光ファイバ給電システムでは、光電変換器から負荷に供給される電力の大きさを検出し、この検出結果を光源側に出力して光源を制御することで、エネルギー損失の増大やエネルギーの供給不足が生ずるのを抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２１－１９２９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、高い信頼性が求められるシステム（例えば、無線通信システム）では、光ファイバ給電についても高い信頼性が求められる。このため、このようなシステムで用いられる光ファイバ給電システムでは、例えば、光源の故障によって電力供給が突然停止したり、光源の劣化によって光出力が低下したりすることに対処する必要がある。ここで、光源、光ファイバ、及び光電変換器を二重化すれば信頼性を高くすることができるものの、大幅なコストの上昇を招くことが考えられる。従って、大幅なコストの上昇を招くことのない効果的な冗長化方法が期待される。

【0007】

また、光ファイバ給電システムを安全に利用するためには、例えば、光ファイバの曲げや断線等の異常を検出することができ、必要があれば光を停止させる等の安全対策が必要になる。ここで、上述した特許文献１に開示された技術を応用すれば、光電変換器から出力される電力の大きさに異常が生じた場合には、光源を停止させることができるとも考えられる。しかしながら、上述した特許文献１に開示された技術では、光電変換器から出力される電力の大きさを示す情報を光源側に伝送するための回線が別途必要になることから、システムが複雑化してしまう虞がある。

【0008】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、大幅なコストの上昇及び構成の複雑化を招くことなく、高い信頼性を確保することができる光ファイバ給電システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様による光ファイバ給電システム（１～５）は、複数の光源（１１）と、前記複数の光源から出力される光が一端側（Ｔ１）に入力される少なくとも１本の光ファイバ（１３、１３Ａ）と、前記光ファイバの他端側（Ｔ２）から出力される光が入力される光電変換器（１４）と、を備える。

【0010】

また、本発明の第２の態様による光ファイバ給電システムは、本発明の第１の態様による光ファイバ給電システムにおいて、前記光ファイバが、１本設けられており、前記複数の光源から出力される光を前記光ファイバの一端側に入力させるコンバイナ（１２）を備える。

【0011】

また、本発明の第３の態様による光ファイバ給電システムは、本発明の第２の態様による光ファイバ給電システムにおいて、前記光ファイバが、マルチコアファイバ、ダブルクラッドファイバ、又はマルチモードファイバである。

【0012】

また、本発明の第４の態様による光ファイバ給電システムは、本発明の第１の態様による光ファイバ給電システムにおいて、前記光ファイバが、前記複数の光源に対応して複数本設けられており、前記光電変換器には、前記光ファイバの各々の他端側から出力される光が入力される。

【0013】

また、本発明の第５の態様による光ファイバ給電システムは、本発明の第１の態様による光ファイバ給電システムにおいて、前記光源が、複数の発光領域（Ｒ１～Ｒ４）を備え、前記発光領域の各々を個別に発光させることができる面状の光源である。

【0014】

また、本発明の第６の態様による光ファイバ給電システムは、本発明の第５の態様による光ファイバ給電システムにおいて、前記発光領域の各々から出力される光を前記光ファイバの一端側に入力させる集光光学系（１５）を備える。

【0015】

また、本発明の第７の態様による光ファイバ給電システムは、本発明の第１～第６の何れかの態様による光ファイバ給電システムにおいて、前記光ファイバの一端側に試験光を入力させ、前記光ファイバの一端側から出力される光に基づいて、前記光ファイバの試験を行う試験器（２０、３０）を備える。

【0016】

また、本発明の第８の態様による光ファイバ給電システムは、本発明の第７の態様による光ファイバ給電システムにおいて、前記試験器が、前記光ファイバの一端側から出力される後方散乱光に基づいて、前記光ファイバの試験を行う。

【0017】

また、本発明の第９の態様による光ファイバ給電システムは、本発明の第７の態様による光ファイバ給電システムにおいて、前記試験器が、前記光ファイバの他端側において生じた反射光に基づいて、前記光ファイバの試験を行う。

【0018】

また、本発明の第１０の態様による光ファイバ給電システムは、本発明の第９の態様による光ファイバ給電システムにおいて、前記反射光が、前記光ファイバの他端側における端面でのフレネル反射により生じた反射光である。

【0019】

また、本発明の第１１の態様による光ファイバ給電システムは、本発明の第９の態様による光ファイバ給電システムにおいて、前記光ファイバの他端側には、ファイバ・ブラッグ・グレーティング（４０）が形成されており、前記反射光が、前記ファイバ・ブラッグ・グレーティングでのフラッグ反射により生じた反射光である。

【0020】

また、本発明の第１２の態様による光ファイバ給電システムは、本発明の第７～第１１の何れかの態様による光ファイバ給電システムにおいて、前記光ファイバが、マルチコアファイバ又はダブルクラッドファイバであり、前記試験光が、前記マルチコアファイバに設けられた複数のコア（Ｃ１、Ｃ２）のうちの１つに入力され、又は前記ダブルクラッドファイバのコア（Ｃ）に入力される。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、大幅なコストの上昇及び構成の複雑化を招くことなく、高い信頼性を確保することができる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の第１実施形態による光ファイバ給電システムの要部構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の第２実施形態による光ファイバ給電システムの要部構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の第３実施形態による光ファイバ給電システムの要部構成を示すブロック図である。

【図4】本発明の第４実施形態による光ファイバ給電システムの要部構成を示すブロック図である。

【図5】本発明の第４実施形態で用いられる光ファイバの断面図である。

【図6】本発明の第５実施形態による光ファイバ給電システムの要部構成を示すブロック図である。

【図7】本発明の第５実施形態による光ファイバ給電システムの変形例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、図面を参照して本発明の実施形態による光ファイバ給電システムについて詳細に説明する。尚、以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成には限定されない。

【0024】

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による光ファイバ給電システムの要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の光ファイバ給電システム１は、複数の光源１１、コンバイナ１２、光ファイバ１３、及び光電変換器１４を備える。このような光ファイバ給電システム１は、供給すべき電力を光に変換して伝送し、伝送された光を電力に変換することによって給電を行う。

【0025】

光源１１は、不図示の電源から供給される電力の大きさに応じた光を出力する。この光源１１は、供給すべき電力を光に変換するためのものである。光源１１は、例えば、半導体レーザ等の発光素子を備える。光源１１に設けられる発光素子としては、任意のものを用いることが可能であるが、光ファイバ１３における伝送効率及び光電変換器１４における光電変換効率等を考慮したものが用いられる。例えば、光ファイバ１３による吸収が少なく、光電変換器１４における変換効率が高い波長の光を出力する発光素子が用いられる。また、光源１１の数は、少なくとも２つ設けられていればよく、供給する必要のある電力に応じて設定される。

【0026】

コンバイナ１２は、複数の光源１１から出力される光を光ファイバ１３の一端側Ｔ１に入力させる。光ファイバ１３が、複数のコアを有するマルチコアファイバである場合には、複数の光源１１から出力される光を複数のコアにそれぞれ入力させるものをコンバイナ１２として用いることができる。また、光ファイバ１３が、コアと２つのクラッドとを有するダブルクラッドファイバ、又はマルチモードファイバである場合には、テーパファイババンドル型の合波器（ＴＦＢＣ： Tapered Fiber Bundle Combiner）をコンバイナ１２として用いることができる。

【0027】

光ファイバ１３は、不図示の電源が設置された場所と、光ファイバ給電システム１による電力の供給先との間に敷設され、光源１１によって変換された光を伝送する。この光ファイバ１３としては、上述したマルチコアファイバ、ダブルクラッドファイバ、又はマルチモードファイバを用いることができる。

【0028】

光電変換器１４は、光ファイバ１３の他端側Ｔ２から出力される光が入力される。この光電変換器１４は、光ファイバ１３によって伝送された光を電力に変換するためのものである。光電変換器１４は、複数の光源１１に対して１つのみ設けられ、複数の光源１１から出力されて光ファイバ１３によって伝送された光の各々を受光することができるように構成されている。

【0029】

このように、本実施形態の光ファイバ給電システム１は、故障しやすい光源１１を冗長化し、故障しにくい光ファイバ１３及び光電変換器１４を複数の光源１１で共用する構成である。このような構成にするのは、大幅なコストの上昇及び構成の複雑化を招くことなく、高い信頼性を確保するためである。

【0030】

本実施形態の光ファイバ給電システム１は、全ての光源１１を発光させて給電を行う動作モード（第１給電モード）と、一部の光源１１のみを発光させて給電を行う動作モード（第２給電モード）とが可能である。第１給電モード及び第２給電モードの何れの場合でも、光ファイバ１３の一端側に入力される光の強度が所定の強度（電力の供給先で必要となる電力が得られる強度）となるように、光源１１の各々から出力される光の強度が調整される。

【0031】

また、第２給電モードでは、発光させる一部の光源１１を現用系、発光させない残りの光源を予備系とし、現用系の光源１１の故障又は劣化が生じた場合に、予備系の光源１１を発光させるといった使い方が可能である。尚、このような使い方をする場合には、全ての光源１１について異常又は劣化が生じていない状態において、現用系の光源１１から出力される光の強度の合計と、予備系の光源１１から出力される光の強度の合計とが等しくなっているのが望ましい。

【0032】

次に、光ファイバ給電システム１の動作について説明する。尚、ここでは説明を簡単にするために、光ファイバ１３がダブルクラッドファイバ又はマルチモードファイバであるとし、光ファイバ給電システム１が第１給電モードであるときの動作について説明する。

【0033】

不図示の電源から複数の光源１１に電力が供給されると、光源１１の各々からは、供給される電力の大きさに応じた光が出力される。複数の光源１１から出力された光は、コンバイナ１２によって合波されて光ファイバ１３の一端側Ｔ１に入力される。光ファイバ１３に入力された光は、光ファイバ１３の内部を伝播した後に（光ファイバ１３によって伝送された後に）、光ファイバ１３の他端側Ｔ２から出力される。光ファイバ１３から出漁された光は、光電変換器１４に入力されて電力に変換される。このようにして光ファイバ１３を介した給電が行われる。

【0034】

以上の通り、本実施形態の光ファイバ給電システム１は、複数の光源１１と、複数の光源１１から出力される光が一端側Ｔ１に入力される１本の光ファイバ１３と、光ファイバ１３の他端側Ｔ２から出力される光が入力される光電変換器１４と、を備える構成である。つまり、本実施形態の光ファイバ給電システム１は、故障しやすい光源１１を冗長化し、故障しにくい光ファイバ１３及び光電変換器１４を複数の光源１１で共用する構成である。これにより、本実施形態の光ファイバ給電システム１は、大幅なコストの上昇及び構成の複雑化を招くことなく、高い信頼性を確保することができる。

【0035】

〔第２実施形態〕
図２は、本発明の第２実施形態による光ファイバ給電システムの要部構成を示すブロック図である。尚、図２においては、図１に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。図２に示す通り、本実施形態の光ファイバ給電システム２は、図１に示す光ファイバ給電システム１のコンバイナ１２を省略し、複数の光源１１に対して複数本の光ファイバ１３が設けられた構成である。

【0036】

上述した第１実施形態の光ファイバ給電システム１は、光源１１を冗長化し、光ファイバ１３及び光電変換器１４を複数の光源１１で共用する構成であった。これに対し、本実施形態の光ファイバ給電システム２は、光源１１及び光ファイバ１３を冗長化し、光電変換器１４を複数の光源１１及び光ファイバ１３で共用する構成である。

【0037】

本実施形態の光ファイバ給電システム２では、複数の光源１１から出力される光が、別々の光ファイバ１３の一端側Ｔ１に入力されて伝送される。各々の光ファイバ１３によって伝送された光は、他端側Ｔ２から個別に出力されて光電変換器１４に入力される。そして、光電変換器１４において、各々の光ファイバ１３から出力された光が電力に変換される。

【0038】

本実施形態の光ファイバ給電システム２も、第１実施形態の光ファイバ給電システム１と同様に、第１給電モードと第２給電モードとが可能である。また、第２給電モードでは、現用系の光源１１と予備系の光源１１とを用意し、現用系の光源１１の故障又は劣化が生じた場合に、予備系の光源１１を発光させるといった使い方が可能である。

【0039】

以上の通り、本実施形態の光ファイバ給電システム２は、複数の光源１１と、複数の光源１１に対応して設けられ、複数の光源１１から出力される光が一端側Ｔ１に個別に入力される複数本の光ファイバ１３と、複数本の光ファイバ１３の他端側Ｔ２から出力される光が入力される光電変換器１４と、を備える構成である。つまり、本実施形態の光ファイバ給電システム２は、故障しやすい光源１１に加えて光ファイバ１３を冗長化し、故障しにくい光電変換器１４を複数の光源１１及び光ファイバ１３で共用する構成である。これにより、本実施形態の光ファイバ給電システム２は、大幅なコストの上昇及び構成の複雑化を招くことなく、高い信頼性を確保することができる。

【0040】

尚、図２では、光源１１と光ファイバ１３とが１対１で対応づけられた構成を示したが、第１実施形態と同様に、光源１１と光ファイバ１３とが複数対１で対応づけられた構成であってもよい。例えば、２本の光ファイバ１３の各々に対して、２つの光源１１が対応づけられた構成であってもよい。このような構成の場合には、第１実施形態と同様に、２本の光ファイバ１３の各々に対してコンバイナ１２を設けるのが望ましい。

【0041】

〔第３実施形態〕
図３は、本発明の第３実施形態による光ファイバ給電システムの要部構成を示すブロック図である。尚、図３においては、図１に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。図３に示す通り、本実施形態の光ファイバ給電システム３は、図１に示す光ファイバ給電システム１の光源１１及びコンバイナ１２に替えて、光源１１Ａ及び集光光学系１５をそれぞれ設けた構成である。

【0042】

光源１１Ａは、例えば、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）、フォトニック結晶レーザ、その他の面状の光源である。光源１１Ａは、複数の発光領域Ｒ１～Ｒ４を備えており、これら複数の発光領域Ｒ１～Ｒ４の各々を独立した駆動回路で個別に発光させることができる。

【0043】

集光光学系１５は、光源１１Ａと光ファイバ１３の一端側Ｔ１との間に設けられ、光源１１Ａの発光領域Ｒ１～Ｒ４の各々から出力される光を、光ファイバ１３の一端側Ｔ１に入力させる。尚、集光光学系１５は、１枚のレンズのみを備えた構成であっても、複数枚のレンズを備えた構成であってもよい。

【0044】

本実施形態の光ファイバ給電システム３は、光源１１Ａの発光領域Ｒ１～Ｒ４を全て発光させて給電を行う動作モード（第１給電モード）と、光源１１Ａの発光領域Ｒ１～Ｒ４の一部のみを発光させて給電を行う動作モード（第２給電モード）とが可能である。第１給電モード及び第２給電モードの何れの場合でも、光ファイバ１３の一端側に入力される光の強度が所定の強度（電力の供給先で必要となる電力が得られる強度）となるように、発光領域Ｒ１～Ｒ４の各々から出力される光の強度が調整される。

【0045】

また、第２給電モードでは、発光領域Ｒ１～Ｒ４のうちの発光させる一部の発光領域を現用系、発光させない残りの発光領域を予備系とし、現用系の発光領域の故障又は劣化が生じた場合に、予備系の発光領域を発光させるといった使い方が可能である。尚、このような使い方をする場合には、全ての発光領域Ｒ１～Ｒ４について異常又は劣化が生じていない状態において、現用系の発光領域から出力される光の強度の合計と、予備系の発光領域から出力される光の強度の合計とが等しくなっているのが望ましい。

【0046】

以上の通り、本実施形態の光ファイバ給電システム３は、個別に発光させることができる複数の発光領域Ｒ１～Ｒ４を備える光源１１Ａと、光源１１Ａの複数の発光領域Ｒ１～Ｒ４から出力される光が一端側Ｔ１に入力される１本の光ファイバ１３と、光ファイバ１３の他端側Ｔ２から出力される光が入力される光電変換器１４と、を備える構成である。つまり、本実施形態の光ファイバ給電システム３は、個別に発光させることができる複数の発光領域Ｒ１～Ｒ４を備える光源１１Ａを用いることによって光源を冗長化し、故障しにくい光ファイバ１３及び光電変換器１４を複数の発光領域Ｒ１～Ｒ４で共用する構成である。これにより、本実施形態の光ファイバ給電システム３は、大幅なコストの上昇及び構成の複雑化を招くことなく、高い信頼性を確保することができる。

【0047】

尚、図３では、４つの発光領域Ｒ１～Ｒ４を備える光源１１Ａを例に挙げたが、光源１１Ａに設けられる発光領域の数は少なくとも２つであればよい。また、図３では、１つの光源１１Ａと１本の光ファイバ１３とを備える構成を示したが、第２実施形態と同様に、複数の光源１１Ａと複数本の光ファイバ１３とを備える構成であってもよい。また、光源１１Ａと光ファイバ１３とが１対１で対応づけられた構成であっても、光源１１Ａと光ファイバ１３とが複数対１で対応づけられた構成であってもよい。

【0048】

〔第４実施形態〕
図４は、本発明の第４実施形態による光ファイバ給電システムの要部構成を示すブロック図である。尚、図４においては、図１に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。図４に示す通り、本実施形態の光ファイバ給電システム４は、図１に示す光ファイバ給電システム１に試験器２０を追加した構成である。このような光ファイバ給電システム４は、光ファイバ１３の健全性を確認しながら給電を行えるようにしたものである。

【0049】

試験器２０は、光ファイバ１３の一端側Ｔ１に試験光を入力させ、光ファイバ１３の一端側Ｔ１から出力される光に基づいて、光ファイバ１３の試験を行うものである。このような試験器２０として、例えば、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer：光時間領域反射率計）を用いることができる。ＯＴＤＲは、光ファイバ１３の一端側Ｔ１に試験光としてのパルス光を入力させ、光ファイバ１３の一端側Ｔ１から出力される後方散乱光に基づいて光ファイバ１３の長手方向における損失の分布等を測定する装置である。

【0050】

試験器２０から出力される試験光は、光源１１から出力される光とは異なる波長の光である。ここで、試験器２０から出力される試験光は、光源１１から出力される光よりも長い波長の光であることが望ましい。これは、光ファイバ１３の曲げ損失は、波長が長くなるほど大きくなるため、波長が長い試験光を用いることで、光ファイバ１３の曲げの検出感度を高めることができるためである。

【0051】

図５は、本発明の第４実施形態で用いられる光ファイバの断面図である。本実施形態では、光ファイバ１３として、図５（ａ）に示すマルチコアファイバ、又は、図５（ｂ）に示すダブルクラッドファイバを用いることができる。

【0052】

図５（ａ）に示す通り、マルチコアファイバは、中心コアＣ１、複数の外周コアＣ２、及びクラッドＣＬを備える。中心コアＣ１は、マルチコアファイバの中心に、マルチコアファイバの中心軸に対して平行に形成されたコアである。外周コアＣ２は、中心コアＣ１に対して平行に、中心コアＣ１の周囲を取り巻くように形成されたコアである。クラッドＣＬは、中心コアＣ１及び外周コアＣ２の周囲を覆い、外径形状が円柱形状である共通のクラッドである。

【0053】

試験器２０から出力される試験光は、マルチコアファイバに設けられた中心コアＣ１及び複数の外周コアＣ２のうちの何れか１つのコアに入力される。また、試験器２０には、試験光が入力されるコアで生ずる後方散乱光が入力される。試験器２０は、入力される後方散乱光に基づいて光ファイバ１３の長手方向における損失の分布等を測定する。尚、マルチコアファイバに設けられた中心コアＣ１及び複数の外周コアＣ２のうち、試験光が入力されないコアには、光源１１から出力される光が入力される。

【0054】

図５（ｂ）に示す通り、ダブルクラッドファイバは、コアＣ、第１クラッドＣＬ１、及び第２クラッドＣＬ２を備える。コアＣは、ダブルクラッドファイバの中心に、ダブルクラッドファイバの中心軸に対して平行に形成されたコアである。第１クラッドＣＬ１は、コアＣを覆うように形成された円筒状のクラッドであり、第２クラッドＣＬ２は、第１クラッドＣＬ１を覆うように形成された円筒状のクラッドである。

【0055】

試験器２０から出力される試験光は、ダブルクラッドファイバに設けられたコアＣに入力される。また、試験器２０には、コアＣで生ずる後方散乱光が入力される。試験器２０は、入力される後方散乱光に基づいて光ファイバ１３の長手方向における損失の分布等を測定する。尚、ダブルクラッドファイバに設けられた第１クラッドＣＬ１には、光源１１から出力される光が入力される。

【0056】

本実施形態の光ファイバ給電システム４は、試験器２０の試験結果（測定結果）に応じて、光源１１を制御する制御装置（図示省略）を備える。この制御装置は、例えば、試験器２０によって異常損失が検出された場合には、光源１１に供給する電力を停止して、光源１１の発光を停止させる制御を行う。このような制御を行うことで、例えば、光ファイバ１３の曲げや断線等の異常が生じた場合の安全性を確保することができる。

【0057】

以上の通り、本実施形態の光ファイバ給電システム４は、複数の光源１１と、複数の光源１１から出力される光が一端側Ｔ１に入力される１本の光ファイバ１３と、光ファイバ１３の他端側Ｔ２から出力される光が入力される光電変換器１４と、を備える構成である。つまり、本実施形態の光ファイバ給電システム４は、第１実施形態の光ファイバ給電システム１と同様に、故障しやすい光源１１を冗長化し、故障しにくい光ファイバ１３及び光電変換器１４を複数の光源１１で共用する構成である。これにより、本実施形態の光ファイバ給電システム１は、大幅なコストの上昇及び構成の複雑化を招くことなく、高い信頼性を確保することができる。

【0058】

また、本実施形態の光ファイバ給電システム４は、光ファイバ１３の一端側Ｔ１に試験光を入力させ、光ファイバ１３の一端側Ｔ１から出力される後方散乱光に基づいて光ファイバ１３の試験を行う試験器２０を備える構成である。これにより、光ファイバ１３の健全性を確認しながら給電を行うことができる。また、試験器２０で光ファイバ１３に異常が検出された場合には、光源１１の発光を停止させることができるため、光ファイバ１３の曲げや断線等の異常が生じた場合の安全性を確保することができる。

【0059】

〔第５実施形態〕
図６は、本発明の第５実施形態による光ファイバ給電システムの要部構成を示すブロック図である。尚、図４においては、図４に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。図６に示す通り、本実施形態の光ファイバ給電システム５は、図４に示す光ファイバ給電システム４の試験器２０に替えて試験器３０を設けた構成である。このような光ファイバ給電システム５は、図４に示す光ファイバ給電システム４と同様に、光ファイバ１３の健全性を確認しながら給電を行えるようにしたものである。

【0060】

試験器３０は、試験器２０と同様に、光ファイバ１３の一端側Ｔ１に試験光を入力させ、光ファイバ１３の一端側Ｔ１から出力される光に基づいて、光ファイバ１３の試験を行うものである。但し、試験器３０は、光ファイバ１３で生じた後方散乱光ではなく、光ファイバ１３の他端側Ｔ２において生じた反射光（試験光の反射光）に基づいて光ファイバ１３の試験を行う。具体的に、上記の反射光は、光ファイバ１３の他端側Ｔ２における端面でのフレネル反射により生じた反射光である。

【0061】

試験器３０は、光源３１、光サーキュレータ３２、光バンドパスフィルタ（ＯＰＢＦ：Optical Band-Pass Filter）３３、及び計測器３４を備える。光源３１は、光ファイバ１３の一端側Ｔ１に入力させる試験光を出力する。尚、光源３１から出力される試験光は、光源１１から出力される光とは異なる波長の光である。ここで、光源３１から出力される試験光は、第４実施形態と同様に、光源１１から出力される光よりも長い波長の光であることが望ましい。

【0062】

光サーキュレータ３２は、光源３１から出力される試験光を光バンドパスフィルタ３３に導き、光バンドパスフィルタ３３から出力される反射光を計測器３４に導く。光バンドパスフィルタ３３は、光源３１から出力される試験光及びその反射光を透過させ、試験光及びその反射光とは異なる波長の光を遮断する。計測器３４は、入力される反射光に基づいて、光ファイバ１３の損失を計測する。

【0063】

尚、本実施形態においても、第４実施形態と同様に、光ファイバ１３として、図５（ａ）に示すマルチコアファイバ、又は、図５（ｂ）に示すダブルクラッドファイバを用いることができる。つまり、試験器３０から出力される試験光は、マルチコアファイバに設けられた中心コアＣ１及び複数の外周コアＣ２のうちの何れか１つのコア、或いは、ダブルクラッドファイバに設けられたコアＣに入力される。試験器３０には、光ファイバ１３の他端側Ｔ２における端面でのフレネル反射により生じた反射光が入力される。試験器３０は、入力される反射光に基づいて光ファイバ１３の損失を測定する。

【0064】

図７は、本発明の第５実施形態による光ファイバ給電システムの変形例を示すブロック図である。尚、図７においては、図６に示す構成と同様の構成については同一の符号を付してある。図７に示す通り、本変形例では、光ファイバ１３に替えて光ファイバ１３Ａが設けられている。光ファイバ１３Ａは、光ファイバ１３とは、他端側Ｔ２にＦＢＧ（Fiber Bragg Grating：ファイバ・ブラッグ・グレーティング）４０が形成されている点が異なる。

【0065】

図６に示す光ファイバ給電システム５は、光ファイバ１３の他端側Ｔ２における端面でのフレネル反射により生じた反射光に基づいて、光ファイバ１３の損失を計測するものであった。これに対し、図７に示す光ファイバ給電システム５は、光ファイバ１３の他端側Ｔ２に形成されたＦＢＧ４０でのブラッグ反射により生じた反射光に基づいて、光ファイバ１３の損失を計測するものである。試験光に対する反射率は、光ファイバ１３の端面よりも光ファイバ１３Ａに形成されたＦＢＧ４０の方が高いため、より高い精度で損失を測定することができる。

【0066】

図６，図７に示す光ファイバ給電システム５は何れも、試験器３０の試験結果（計測結果）に応じて、光源１１を制御する制御装置（図示省略）を備える。この制御装置は、例えば、試験器３０によって異常損失が検出された場合には、光源１１に供給する電力を停止して、光源１１の発光を停止させる制御を行う。このような制御を行うことで、例えば、光ファイバ１３，１３Ａの曲げや断線等の異常が生じた場合の安全性を確保することができる。

【0067】

以上の通り、本実施形態及びその変形例に係る光ファイバ給電システム５は、複数の光源１１と、複数の光源１１から出力される光が一端側Ｔ１に入力される１本の光ファイバ１３，１３Ａと、光ファイバ１３，１３Ａの他端側Ｔ２から出力される光が入力される光電変換器１４と、を備える構成である。つまり、本実施形態の光ファイバ給電システム５は、第１実施形態の光ファイバ給電システム１と同様に、故障しやすい光源１１を冗長化し、故障しにくい光ファイバ１３，１３Ａ及び光電変換器１４を複数の光源１１で共用する構成である。これにより、本実施形態の光ファイバ給電システム５は、大幅なコストの上昇及び構成の複雑化を招くことなく、高い信頼性を確保することができる。

【0068】

また、本実施形態及びその変形例に係る光ファイバ給電システム５は、光ファイバ１３，１３Ａの一端側Ｔ１に試験光を入力させ、光ファイバ１３，１３Ａの一端側Ｔ１から出力される反射光（試験光の反射光）に基づいて光ファイバ１３，１３Ａの試験を行う試験器３０を備える構成である。これにより、光ファイバ１３，１３Ａの健全性を確認しながら給電を行うことができる。また、試験器３０で光ファイバ１３，１３Ａに異常が検出された場合には、光源１１の発光を停止させることができるため、光ファイバ１３，１３Ａの曲げや断線等の異常が生じた場合の安全性を確保することができる。

【0069】

以上、本発明の実施形態による光ファイバ給電システムについて説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、電力を給電するために必要となる構成と、光ファイバ１３，１３Ａの健全性を確認するために必要となる構成を中心に説明した。しかしながら、これらの構成に加えて、光ファイバ１３，１３Ａを介して給電される電力によって動作し、光ファイバ１３，１３Ａを介して通信を行う構成が設けられていてもよい。つまり、光ファイバ給電システムとともにセンサシステム又は無線通信システムが構築されていてもよい。

【符号の説明】

【0070】

１～５ 光ファイバ給電システム
１１ 光源
１２ コンバイナ
１３，１３Ａ 光ファイバ
１４ 光電変換器
１５ 集光光学系
２０，３０ 試験器
４０ ＦＢＧ
Ｃ コア
Ｃ１ 中心コア
Ｃ２ 外周コア
Ｒ１～Ｒ４ 発光領域
Ｔ１ 一端側
Ｔ２ 他端側

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】