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(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】P2025009084
(43)【公開日】2025-01-20
(54)【発明の名称】光給電システム
(51)【国際特許分類】
H02J 50/30 20160101AFI20250110BHJP
【ＦＩ】
H02J50/30
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023111845
(22)【出願日】2023-07-07
(71)【出願人】
【識別番号】591036457
【氏名又は名称】三菱電機エンジニアリング株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002941
【氏名又は名称】弁理士法人ぱるも特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】立石 紘己
(72)【発明者】
【氏名】森田 佳憲
(57)【要約】
【課題】複数の受電装置に対して効率的に同時給電することができる光給電システムを提供する。
【解決手段】給電装置１０からの給電光２０が、光ファイバ２を介して入力される複数個の光ファイバカプラ３０と、光ファイバカプラ３０のそれぞれに光ファイバ２を介して接続され、受信した給電光を電力に変換する光電変換素子６０－１、・・・、６０－（ｎ＋１）を含む受電装置５０とを備えた光給電システムであって、光ファイバカプラ３０は、それぞれ選択可能な分岐比を有し、光ファイバカプラ３０の分岐比を選択することにより各受電装置５０に同時給電する。
【選択図】図１
【解決手段】給電装置１０からの給電光２０が、光ファイバ２を介して入力される複数個の光ファイバカプラ３０と、光ファイバカプラ３０のそれぞれに光ファイバ２を介して接続され、受信した給電光を電力に変換する光電変換素子６０－１、・・・、６０－（ｎ＋１）を含む受電装置５０とを備えた光給電システムであって、光ファイバカプラ３０は、それぞれ選択可能な分岐比を有し、光ファイバカプラ３０の分岐比を選択することにより各受電装置５０に同時給電する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
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、光ファイバを介して入力される複数個の光ファイバカプラと、
複数個の前記光ファイバカプラのそれぞれに光ファイバを介して接続され、受信した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を備えた光給電システムであって、
複数個の前記光ファイバカプラは、それぞれ選択可能な分岐比を有し、各前記光ファイバカプラの前記分岐比を選択することにより各前記受電装置に同時給電する光給電システム。
前記給電装置からの給電光が、光ファイバを介して入力される複数個の光ファイバカプラと、
複数個の前記光ファイバカプラのそれぞれに光ファイバを介して接続され、受信した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を備えた光給電システムであって、
複数個の前記光ファイバカプラは、それぞれ選択可能な分岐比を有し、各前記光ファイバカプラの前記分岐比を選択することにより各前記受電装置に同時給電する光給電システム。
【請求項2】
複数個の前記光ファイバカプラは、前記給電装置に対して直列に接続されている請求項１に記載の光給電システム。
【請求項3】
少なくとも、各前記光ファイバカプラの前記分岐比および各前記光ファイバの伝送ロスに基づいて、各前記受電装置の給電光の受信電力を算出して、各前記受電装置に同時給電する請求項１または請求項２に記載の光給電システム。
【請求項4】
各前記光ファイバカプラの伝送ロスに基づいて、各前記受電装置の給電光の受信電力を算出して、各前記受電装置に同時給電する請求項３に記載の光給電システム。
【請求項5】
各前記受電装置の給電光の受信電力が均等になるように各前記受電装置に同時給電する請求項１または請求項２に記載の光給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、光給電システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
光給電システムはシングルモード光ファイバを使った場合、長距離（例えば１０Ｋｍ）の電力伝送が可能であり、外部からのノイズに強いことが知られているが、光ファイバへの入力パワーに上限があること、あるいは光から電気への変換効率が低いため、効率的に受電装置を動作させることが難しい。そこで、複数の受電装置へ効率的に同時給電させる手法を検討する必要がある。
【0003】
高効率で給電を行うことを考慮すると、１つの給電光に対して１つの受電装置に接続するのが最も効率が良いが、受電装置を増やした場合に、給電用光源および給電用光ファイバの敷設が必要であり、コストの増加が問題である。
【0004】
従来、先行技術（下記の特許文献１参照）として、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、前記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複数の受電装置と、前記給電装置からの給電光を前記複数の受電装置に向けて伝送する光ファイバーケーブルと、前記給電光を前記複数の受電装置のそれぞれの必要電力の比率に応じて分配するスイッチ素子と、を備えた光ファイバー給電システムが開示されている。
【0005】
また、先行技術（下記の特許文献２参照）として、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が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０２１－６８９３４号公報
【特許文献2】特開２０２１－１９４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
前記特許文献１では、複数の受電装置へ給電可能であるが、各受電装置へ給電光をスイッチ素子により切り替える必要があり、受電装置を同時給電できない問題がある。さらにスイッチ素子の切り替え時間に給電光がロスする問題がある。
前記特許文献２では、入力光を一定の比率（出力ポート数に応じて等分）で分岐する光デバイスである光スプリッタによる分岐を用いた複数給電手法であるが、光スプリッタの分岐比が一定であり、受電装置へ効率的な分配ができない問題点がある。
前記特許文献２では、入力光を一定の比率（出力ポート数に応じて等分）で分岐する光デバイスである光スプリッタによる分岐を用いた複数給電手法であるが、光スプリッタの分岐比が一定であり、受電装置へ効率的な分配ができない問題点がある。
【0008】
本開示は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、複数の受電装置に対して効率的に同時給電することができる光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】
本開示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、光ファイバを介して入力される複数個の光ファイバカプラと、
複数個の前記光ファイバカプラのそれぞれに光ファイバを介して接続され、受電した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を備えた光給電システムであって、
複数個の前記光ファイバカプラは、それぞれ選択可能な分岐比を有し、各前記光ファイバカプラの前記分岐比を選択することにより各前記受電装置に同時給電する。
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、光ファイバを介して入力される複数個の光ファイバカプラと、
複数個の前記光ファイバカプラのそれぞれに光ファイバを介して接続され、受電した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を備えた光給電システムであって、
複数個の前記光ファイバカプラは、それぞれ選択可能な分岐比を有し、各前記光ファイバカプラの前記分岐比を選択することにより各前記受電装置に同時給電する。
【発明の効果】
【0010】
本開示の光給電システムによれば、複数の受電装置に対して効率的に同時給電することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】実施の形態による光給電システムの概略構成を示すブロック図である。
【図2】比較例による光給電システムの概略構成を示すブロック図である。
【図3】実施例１による光給電システムの概略構成を示すブロック図である。
【図4】実施例２による光給電システムの概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
【0013】
給電装置１０は、電源（図示せず）により駆動される半導体レーザ１１を備えており、半導体レーザ１１からの給電光は、光ファイバ２を介して、受電ネットワーク１００に送信されている。
受電ネットワーク１００は、給電装置１０に光ファイバ２を介して直列に接続される複数個の光ファイバカプラ３０と、複数個の光ファイバカプラ３０のそれぞれに接続される受電装置５０を備えている。
すなわち、光ファイバカプラ３０は、複数個の光ファイバカプラ３０－１、３０－２、３０－３、・・・、３０－ｎを備えている。ただし、ｎは２以上の整数である。
光ファイバカプラ３０－１、３０－２、３０－３、・・・、３０－ｎは、それぞれ受電した給電光を、選択可能な分岐比１：ａ、１：ｂ、１：ｃ、・・・、１：ｘに基づいて分岐する。ただし、ａ、ｂ、ｃ、・・・、ｘは０より大きい数である。
受電ネットワーク１００は、給電装置１０に光ファイバ２を介して直列に接続される複数個の光ファイバカプラ３０と、複数個の光ファイバカプラ３０のそれぞれに接続される受電装置５０を備えている。
すなわち、光ファイバカプラ３０は、複数個の光ファイバカプラ３０－１、３０－２、３０－３、・・・、３０－ｎを備えている。ただし、ｎは２以上の整数である。
光ファイバカプラ３０－１、３０－２、３０－３、・・・、３０－ｎは、それぞれ受電した給電光を、選択可能な分岐比１：ａ、１：ｂ、１：ｃ、・・・、１：ｘに基づいて分岐する。ただし、ａ、ｂ、ｃ、・・・、ｘは０より大きい数である。
【0014】
受電装置５０は、複数個の受電装置５０－１、５０－２、５０－３、・・・、５０－ｎ、５０－（ｎ＋１）を備えている。ただし、ｎは２以上の整数である。
受電装置５０－１、５０－２、５０－３、・・・、５０－ｎ、５０－（ｎ＋１）は、それぞれ受電する給電光を光電変換する光電変換素子６０－１、６０－２、６０－３、・・・、６０－ｎ、６０－（ｎ＋１）を有している。
受電装置５０－１、５０－２、５０－３、・・・、５０－ｎ、５０－（ｎ＋１）は、それぞれ受電する給電光を光電変換する光電変換素子６０－１、６０－２、６０－３、・・・、６０－ｎ、６０－（ｎ＋１）を有している。
【0015】
光ファイバカプラ３０－１は、受電した給電光を分岐比１：ａに基づいて分岐する。つまり、光ファイバカプラ３０－１は、受電装置５０－１に対して比率１／（１＋ａ）の割合、および後段の光ファイバカプラ３０－２に対して比率ａ／（１＋ａ）の割合で給電光を分岐する。
光ファイバカプラ３０－２は、受電した給電光を分岐比１：ｂに基づいて分岐する。つまり、光ファイバカプラ３０－２は、受電装置５０－２に対して比率１／（１＋ｂ）の割合、および後段の光ファイバカプラ３０－３に対して比率ｂ／（１＋ｂ）の割合で給電光を分岐する。
光ファイバカプラ３０－３は、受電した給電光を分岐比１：ｃに基づいて分岐する。つまり、光ファイバカプラ３０－３は、受電装置５０－３に対して比率１／（１＋ｃ）の割合、および後段の光ファイバカプラ３０－３に対して比率ｃ／（１＋ｃ）の割合で給電光を分岐する。
光ファイバカプラ３０－ｎは、受電した給電光を分岐比１：ｘに基づいて分岐する。つまり、光ファイバカプラ３０－ｎは、受電装置５０－ｎに対して比率１／（１＋ｘ）の割合、および受電装置５０－（ｎ＋１）に対して比率ｘ／（１＋ｘ）の割合で分岐する。
光ファイバカプラ３０－２は、受電した給電光を分岐比１：ｂに基づいて分岐する。つまり、光ファイバカプラ３０－２は、受電装置５０－２に対して比率１／（１＋ｂ）の割合、および後段の光ファイバカプラ３０－３に対して比率ｂ／（１＋ｂ）の割合で給電光を分岐する。
光ファイバカプラ３０－３は、受電した給電光を分岐比１：ｃに基づいて分岐する。つまり、光ファイバカプラ３０－３は、受電装置５０－３に対して比率１／（１＋ｃ）の割合、および後段の光ファイバカプラ３０－３に対して比率ｃ／（１＋ｃ）の割合で給電光を分岐する。
光ファイバカプラ３０－ｎは、受電した給電光を分岐比１：ｘに基づいて分岐する。つまり、光ファイバカプラ３０－ｎは、受電装置５０－ｎに対して比率１／（１＋ｘ）の割合、および受電装置５０－（ｎ＋１）に対して比率ｘ／（１＋ｘ）の割合で分岐する。
【0016】
以上のように、本実施の形態によれば、給電装置１０から送信された給電光２０は、光ファイバカプラ３０－１、３０－２、・・・３０－ｎを介して受電装置５０－１、５０－２、５０－３、・・・５０－ｎ、５０－（ｎ＋１）に供給される。受電装置５０－１、５０－２、５０－３、・・・５０－ｎ、５０－（ｎ＋１）の給電光の受信電力つまり消費電力に応じて、光ファイバカプラ３０－１、３０－２、３０－３、・・・、３０－ｎの選択可能な分岐比１：ａ、１：ｂ、１：ｃ、・・・、１：ｘをそれぞれ選択することにより、複数個の受電装置５０－１、５０－２、５０－３、・・・５０－ｎ、５０－（ｎ＋１）に対して効率的に同時給電することができる。
【0017】
【0018】
〈図２の比較例の説明〉
図２は、本開示の比較例による光給電システムの概略構成を示すブロック図である。
図２に示す比較例において、給電装置１０に対して２個の光ファイバカプラ３０－１、３０－２が接続されている。そして、光ファイバカプラ３０－１には受電装置５０－１が接続され、光ファイバカプラ３０－２には受電装置５０－２、５０－３が接続されている。光ファイバカプラ３０－１、３０－２の分岐比は固定しており、１：１である。
図２は、本開示の比較例による光給電システムの概略構成を示すブロック図である。
図２に示す比較例において、給電装置１０に対して２個の光ファイバカプラ３０－１、３０－２が接続されている。そして、光ファイバカプラ３０－１には受電装置５０－１が接続され、光ファイバカプラ３０－２には受電装置５０－２、５０－３が接続されている。光ファイバカプラ３０－１、３０－２の分岐比は固定しており、１：１である。
【0019】
給電装置１０の給電光の送信電力が１００ｍＷの場合、半導体レーザ１１から光ファイバカプラ３０－１までの光ファイバ２の伝送ロスによって１ｍＷのロスが発生するとして、光ファイバカプラ３０－１には９９ｍＷの給電光の送信電力が到達する。
ここで、伝送ロスは、光ファイバの長さによる減衰、光ファイバの曲げによる曲げ損失、光ファイバ同士の融着またはコネクタ接続による接続損失などを意味する。なお、以下の説明でも同様である。
光ファイバカプラ３０－１は分岐比１：１であり、給電光の送信電力を４９．５ｍＷと４９．５ｍＷに分岐する。ここでは、光ファイバカプラ３０－１自体のロスは０として考える。
光ファイバカプラ３０－１から受電装置５０－１までの光ファイバ２の伝送ロスによって１ｍＷのロスが発生するとして、受電装置５０－１には４８．５ｍＷの給電光の受信電力が到達する。
光ファイバカプラ３０－１から光ファイバカプラ３０－２までの光ファイバ２の伝送ロスによって、２ｍＷのロスが発生するとして、光ファイバカプラ３０－２には４７．５ｍＷの給電光の送信電力が到達する。
光ファイバカプラ３０－２は分岐比１：１であり、給電光の送信電力を２３．７５ｍＷと２３．７５ｍＷに分岐する。ここで光ファイバカプラ３０－２自体のロスは０として考える。光ファイバカプラ３０－２から受電装置５０－２までの光ファイバ２の伝送ロスによって、２ｍＷのロスが発生するとして、受電装置５０－２には２１．７５ｍＷの給電光の受信電力が到達する。
光ファイバカプラ３０－２から受電装置５０－３までの光ファイバ２の伝送ロスによって、４ｍＷのロスが発生するとして、受電装置５０－３には１９．７５ｍＷの給電光の受信電力が到達する。
ここで、伝送ロスは、光ファイバの長さによる減衰、光ファイバの曲げによる曲げ損失、光ファイバ同士の融着またはコネクタ接続による接続損失などを意味する。なお、以下の説明でも同様である。
光ファイバカプラ３０－１は分岐比１：１であり、給電光の送信電力を４９．５ｍＷと４９．５ｍＷに分岐する。ここでは、光ファイバカプラ３０－１自体のロスは０として考える。
光ファイバカプラ３０－１から受電装置５０－１までの光ファイバ２の伝送ロスによって１ｍＷのロスが発生するとして、受電装置５０－１には４８．５ｍＷの給電光の受信電力が到達する。
光ファイバカプラ３０－１から光ファイバカプラ３０－２までの光ファイバ２の伝送ロスによって、２ｍＷのロスが発生するとして、光ファイバカプラ３０－２には４７．５ｍＷの給電光の送信電力が到達する。
光ファイバカプラ３０－２は分岐比１：１であり、給電光の送信電力を２３．７５ｍＷと２３．７５ｍＷに分岐する。ここで光ファイバカプラ３０－２自体のロスは０として考える。光ファイバカプラ３０－２から受電装置５０－２までの光ファイバ２の伝送ロスによって、２ｍＷのロスが発生するとして、受電装置５０－２には２１．７５ｍＷの給電光の受信電力が到達する。
光ファイバカプラ３０－２から受電装置５０－３までの光ファイバ２の伝送ロスによって、４ｍＷのロスが発生するとして、受電装置５０－３には１９．７５ｍＷの給電光の受信電力が到達する。
【0020】
この比較例のように、光ファイバカプラ３０－１、３０－２の分岐比を固定した場合、受電装置５０－１、５０－２、５０－３の給電光の受信電力は自ずと決まってしまう。
例えば、受電装置５０－１が低い消費電力（例えば３０ｍＷ）で動作する装置の場合、電力の高い給電光を供給してもロスが大きく非効率となる。一方、受電装置５０－３が大きな消費電力（例えば４０ｍＷ）で動作する装置の場合は、電力の低い給電光では動作ができない問題が発生する。なお、上記の消費電力は光電変換素子の変換効率を含んだ値を意味する。
例えば、受電装置５０－１が低い消費電力（例えば３０ｍＷ）で動作する装置の場合、電力の高い給電光を供給してもロスが大きく非効率となる。一方、受電装置５０－３が大きな消費電力（例えば４０ｍＷ）で動作する装置の場合は、電力の低い給電光では動作ができない問題が発生する。なお、上記の消費電力は光電変換素子の変換効率を含んだ値を意味する。
【0021】
【0022】
図３に示す実施例１の光給電システムは、前述の比較例と同様に、給電装置１０に対して２個の光ファイバカプラ３０－１、３０－２が接続されている。そして、光ファイバカプラ３０－１には受電装置５０－１が接続され、光ファイバカプラ３０－２には受電装置５０－２、５０－３が接続されている。
ただし、図３に示す実施例は、比較例と異なり、光ファイバカプラ３０－１、３０－２の分岐比は固定ではなく選択可能となっており、光ファイバカプラ３０－１の分岐比は１：２、光ファイバカプラ３０－２の分岐比は１：３としている。
ただし、図３に示す実施例は、比較例と異なり、光ファイバカプラ３０－１、３０－２の分岐比は固定ではなく選択可能となっており、光ファイバカプラ３０－１の分岐比は１：２、光ファイバカプラ３０－２の分岐比は１：３としている。
【0023】
給電装置１０の給電光の送信電力が１００ｍＷの場合、半導体レーザ１１から光ファイバカプラ３０－１までの光ファイバ２の伝送ロスによって１ｍＷのロスが発生するため、光ファイバカプラ３０－１には９９ｍＷの給電光の送信電力が到達する。
光ファイバカプラ３０－１は分岐比１：２であるので、給電光の送信電力９９ｍＷを３３ｍＷと６６ｍＷに分岐する。ここで光ファイバカプラ自体のロスは０として考える。
光ファイバカプラ３０－１から受電装置５０－１までの光ファイバ２の伝送ロスによって１ｍＷのロスが発生するため、受電装置５０－１には３２ｍＷの給電光の受信電力が到達する。
一方、光ファイバカプラ３０－１から光ファイバカプラ３０－２までの光ファイバ２の伝送ロスによって、２ｍＷのロスが発生するため、光ファイバカプラ３０－２には６４ｍＷの給電光の送信電力が到達する。
光ファイバカプラ３０－２は分岐比１：３であるので、給電光の送信電力６４ｍＷを１６ｍＷと４８ｍＷに分岐する。ここで、光ファイバカプラ３０－２自体のロスは０として考える。光ファイバカプラ３０－２から受電装置５０－２までの光ファイバ２の伝送ロスによって２ｍＷのロスが発生するため、受電装置５０－２には１４ｍＷの給電光の受信電力が到達する。
また、光ファイバカプラ３０－２から受電装置５０－３までの光ファイバ２の伝送ロスによって、４ｍＷのロスが発生するため、受電装置５０－３には４４ｍＷの給電光の受信電力が到達する。
光ファイバカプラ３０－１は分岐比１：２であるので、給電光の送信電力９９ｍＷを３３ｍＷと６６ｍＷに分岐する。ここで光ファイバカプラ自体のロスは０として考える。
光ファイバカプラ３０－１から受電装置５０－１までの光ファイバ２の伝送ロスによって１ｍＷのロスが発生するため、受電装置５０－１には３２ｍＷの給電光の受信電力が到達する。
一方、光ファイバカプラ３０－１から光ファイバカプラ３０－２までの光ファイバ２の伝送ロスによって、２ｍＷのロスが発生するため、光ファイバカプラ３０－２には６４ｍＷの給電光の送信電力が到達する。
光ファイバカプラ３０－２は分岐比１：３であるので、給電光の送信電力６４ｍＷを１６ｍＷと４８ｍＷに分岐する。ここで、光ファイバカプラ３０－２自体のロスは０として考える。光ファイバカプラ３０－２から受電装置５０－２までの光ファイバ２の伝送ロスによって２ｍＷのロスが発生するため、受電装置５０－２には１４ｍＷの給電光の受信電力が到達する。
また、光ファイバカプラ３０－２から受電装置５０－３までの光ファイバ２の伝送ロスによって、４ｍＷのロスが発生するため、受電装置５０－３には４４ｍＷの給電光の受信電力が到達する。
【0024】
この実施例１のように、光ファイバカプラ３０－１、３０－２の分岐比を選択可能とした場合、受電装置５０－１、５０－２、５０－３の給電光の受信電力を適切な値に調整することができる。
例えば、給電装置１０から近い受電装置５０－１に比較的低い電力（３２ｍＷ）で動作する装置を配置することができ、給電装置１０から離れた受電装置５０－３に比較的高い電力（４４ｍＷ）で動作する装置を配置することができる。すなわち、受電装置５０－１、５０－２、５０－３の消費電力に合わせて効率的に給電することが可能である。なお、上記の消費電力は光電変換素子の変換効率を含んだ値を意味する。
例えば、給電装置１０から近い受電装置５０－１に比較的低い電力（３２ｍＷ）で動作する装置を配置することができ、給電装置１０から離れた受電装置５０－３に比較的高い電力（４４ｍＷ）で動作する装置を配置することができる。すなわち、受電装置５０－１、５０－２、５０－３の消費電力に合わせて効率的に給電することが可能である。なお、上記の消費電力は光電変換素子の変換効率を含んだ値を意味する。
【0025】
〈実施例２の説明〉
次に、実施の形態の光給電システムをより一般化した、実施例２の光給電システムについて説明する。
図４は本開示の実施例２による光給電システムの概略構成を示すブロック図である。
本開示の実施例２による光給電システムは、給電装置１０と、受電ネットワーク１００を備える。
給電装置１０は、電源（図示せず）により駆動される半導体レーザ１１を備えており、半導体レーザ１１からの給電光は、光ファイバ２を介して、受電ネットワーク１００に送信されている。
次に、実施の形態の光給電システムをより一般化した、実施例２の光給電システムについて説明する。
図４は本開示の実施例２による光給電システムの概略構成を示すブロック図である。
本開示の実施例２による光給電システムは、給電装置１０と、受電ネットワーク１００を備える。
給電装置１０は、電源（図示せず）により駆動される半導体レーザ１１を備えており、半導体レーザ１１からの給電光は、光ファイバ２を介して、受電ネットワーク１００に送信されている。
【0026】
受電ネットワーク１００は、給電装置１０に光ファイバ２を介して直列に接続される複数個の光ファイバカプラ３０と、複数個の光ファイバカプラ３０のそれぞれに接続される受電装置５０を備えている。
光ファイバカプラ３０は、光ファイバカプラ３０－１、３０－２、３０－３、・・・、３０－ｎを備えている。ただし、ｎは２以上の整数である。
光ファイバカプラ３０－１、３０－２、３０－３、・・・、３０－ｎは、それぞれ受電した給電光を、選択可能な分岐比１：ａ、１：ｂ、１：ｃ、・・・、１：ｘに基づいて分岐する。ただし、ａ、ｂ、ｃ、・・・、ｘは０より大きい数である。
光ファイバカプラ３０は、光ファイバカプラ３０－１、３０－２、３０－３、・・・、３０－ｎを備えている。ただし、ｎは２以上の整数である。
光ファイバカプラ３０－１、３０－２、３０－３、・・・、３０－ｎは、それぞれ受電した給電光を、選択可能な分岐比１：ａ、１：ｂ、１：ｃ、・・・、１：ｘに基づいて分岐する。ただし、ａ、ｂ、ｃ、・・・、ｘは０より大きい数である。
【0027】
受電装置５０は、光ファイバカプラ３０から分岐する給電光を光電変換素子６０を介して受電する。
受電装置５０は、複数個の受電装置５０－１、５０－２、５０－３、・・・、５０－ｎ、５０－（ｎ＋１）を備えている。ただし、ｎは２以上の整数である。
受電装置５０－１、５０－２、５０－３、・・・、５０－ｎ、５０－（ｎ＋１）は、それぞれ受電する給電光を光電変換する光電変換素子６０－１、６０－２、６０－３、・・・、６０－ｎ、６０－（ｎ＋１）を有している。
受電装置５０は、複数個の受電装置５０－１、５０－２、５０－３、・・・、５０－ｎ、５０－（ｎ＋１）を備えている。ただし、ｎは２以上の整数である。
受電装置５０－１、５０－２、５０－３、・・・、５０－ｎ、５０－（ｎ＋１）は、それぞれ受電する給電光を光電変換する光電変換素子６０－１、６０－２、６０－３、・・・、６０－ｎ、６０－（ｎ＋１）を有している。
【0028】
光ファイバカプラ３０－１は、受電した給電光を分岐比１：ａに基づいて分岐する。つまり、光ファイバカプラ３０－１は、受電装置５０－１に対して比率１／（１＋ａ）の割合、および後段の光ファイバカプラ３０－２に対して比率ａ／（１＋ａ）の割合で給電光を分岐する。
光ファイバカプラ３０－２は、受電した給電光を分岐比１：ｂに基づいて分岐する。つまり、光ファイバカプラ３０－２は、受電装置５０－２に対して比率１／（１＋ｂ）の割合、および後段の光ファイバカプラ３０－３に対して比率ｂ／（１＋ｂ）の割合で給電光を分岐する。
光ファイバカプラ３０－３は、受電した給電光を分岐比１：ｃに基づいて分岐する。つまり、光ファイバカプラ３０－３は、受電装置５０－３に対して比率１／（１＋ｃ）の割合、および後段の光ファイバカプラ３０－３に対して比率ｃ／（１＋ｃ）の割合で給電光を分岐する。
光ファイバカプラ３０－ｎは、受電した給電光を分岐比１：ｘに基づいて分岐する。つまり、光ファイバカプラ３０－ｎは、受電装置５０－ｎに対して比率１／（１＋ｘ）の割合、および受電装置５０－（ｎ＋１）に対して比率ｘ／（１＋ｘ）の割合で分岐する。
光ファイバカプラ３０－２は、受電した給電光を分岐比１：ｂに基づいて分岐する。つまり、光ファイバカプラ３０－２は、受電装置５０－２に対して比率１／（１＋ｂ）の割合、および後段の光ファイバカプラ３０－３に対して比率ｂ／（１＋ｂ）の割合で給電光を分岐する。
光ファイバカプラ３０－３は、受電した給電光を分岐比１：ｃに基づいて分岐する。つまり、光ファイバカプラ３０－３は、受電装置５０－３に対して比率１／（１＋ｃ）の割合、および後段の光ファイバカプラ３０－３に対して比率ｃ／（１＋ｃ）の割合で給電光を分岐する。
光ファイバカプラ３０－ｎは、受電した給電光を分岐比１：ｘに基づいて分岐する。つまり、光ファイバカプラ３０－ｎは、受電装置５０－ｎに対して比率１／（１＋ｘ）の割合、および受電装置５０－（ｎ＋１）に対して比率ｘ／（１＋ｘ）の割合で分岐する。
【0029】
ここで、給電装置１０の給電光の送信電力をＰ（Ｗ：以下、Ｗは省略する）として、半導体レーザ１１から光ファイバカプラ３０－１までの光ファイバ２の伝送ロスをｌｏｓ０１とすると、光ファイバカプラ３０－１には（Ｐ－ｌｏｓ０１）の給電光の送信電力が到達する。
光ファイバカプラ３０－１は分岐比１：ａであるので、給電光の送信電力（Ｐ－ｌｏｓ０１）を、受電装置５０－１に向かって｛１／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）で分岐し、次段の光ファイバカプラ３０－２に対して｛ａ／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）で分岐する。ここで光ファイバカプラ自体のロスは０として考える。
光ファイバカプラ３０－１は分岐比１：ａであるので、給電光の送信電力（Ｐ－ｌｏｓ０１）を、受電装置５０－１に向かって｛１／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）で分岐し、次段の光ファイバカプラ３０－２に対して｛ａ／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）で分岐する。ここで光ファイバカプラ自体のロスは０として考える。
【0030】
光ファイバカプラ３０－１から受電装置５０－１までの光ファイバ２の伝送ロスをｌｏｓ１とすると、受電装置５０－１に到達する給電光の受信電力Ｐ１は、以下の（１）式になる。
Ｐ１＝｛１／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）－ｌｏｓ１・・・（１）
Ｐ１＝｛１／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）－ｌｏｓ１・・・（１）
【0031】
また、光ファイバカプラ３０－１から光ファイバカプラ３０－２までの光ファイバ２の伝送ロスをｌｏｓ１２とすると、光ファイバカプラ３０－２には｛ａ／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）－ｌｏｓ１２の給電光の送信電力が到達する。
光ファイバカプラ３０－２は分岐比１：ｂであるので、給電光の送信電力｛ａ／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）－ｌｏｓ１２を、受電装置５０－２に向かって｛１／（１＋ｂ）｝・［｛ａ／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）－ｌｏｓ１２］で分岐し、次段の光ファイバカプラ３０－３に対して｛ｂ／（１＋ｂ）｝・［｛ａ／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）－ｌｏｓ１２］で分岐する。ここで光ファイバカプラ自体のロスは０として考える。
光ファイバカプラ３０－２は分岐比１：ｂであるので、給電光の送信電力｛ａ／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）－ｌｏｓ１２を、受電装置５０－２に向かって｛１／（１＋ｂ）｝・［｛ａ／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）－ｌｏｓ１２］で分岐し、次段の光ファイバカプラ３０－３に対して｛ｂ／（１＋ｂ）｝・［｛ａ／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）－ｌｏｓ１２］で分岐する。ここで光ファイバカプラ自体のロスは０として考える。
【0032】
光ファイバカプラ３０－２から受電装置５０－２までの光ファイバ２の伝送ロスをｌｏｓ２とすると、受電装置５０－２に到達する給電光の受信電力Ｐ２は、以下の（２）式になる。
Ｐ２＝｛１／（１＋ｂ）｝・［｛ａ／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）－ｌｏｓ１２］－ｌｏｓ１・・（２）
Ｐ２＝｛１／（１＋ｂ）｝・［｛ａ／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）－ｌｏｓ１２］－ｌｏｓ１・・（２）
【0033】
また、光ファイバカプラ３０－２から光ファイバカプラ３０－３までの光ファイバ２の伝送ロスをｌｏｓ２３とすると、光ファイバカプラ３０－３には｛ｂ／（１＋ｂ）｝・［｛ａ／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）－ｌｏｓ１２］－ｌｏｓ２３の給電光の送信電力が到達する。
光ファイバカプラ３０－３は分岐比１：ｃであるので、給電光の送信電力｛ｂ／（１＋ｂ）｝・［｛ａ／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）－ｌｏｓ１２］－ｌｏｓ２３を、受電装置５０－３に向かって｛１／（１＋ｃ）｝・［｛ｂ／（１＋ｂ）｝・［｛ａ／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）－ｌｏｓ１２］－ｌｏｓ２３］で分岐し、次段の光ファイバカプラ３０－４に対して｛ｃ／（１＋ｃ）｝・［｛ｂ／（１＋ｂ）｝・［｛ａ／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）－ｌｏｓ１２］－ｌｏｓ２３］で分岐する。ここで光ファイバカプラ自体のロスは０として考える。
光ファイバカプラ３０－３は分岐比１：ｃであるので、給電光の送信電力｛ｂ／（１＋ｂ）｝・［｛ａ／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）－ｌｏｓ１２］－ｌｏｓ２３を、受電装置５０－３に向かって｛１／（１＋ｃ）｝・［｛ｂ／（１＋ｂ）｝・［｛ａ／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）－ｌｏｓ１２］－ｌｏｓ２３］で分岐し、次段の光ファイバカプラ３０－４に対して｛ｃ／（１＋ｃ）｝・［｛ｂ／（１＋ｂ）｝・［｛ａ／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）－ｌｏｓ１２］－ｌｏｓ２３］で分岐する。ここで光ファイバカプラ自体のロスは０として考える。
【0034】
光ファイバカプラ３０－３から受電装置５０－３までの光ファイバ２の伝送ロスをｌｏｓ３とすると、受電装置５０－３に到達する給電光の受信電力Ｐ３は、以下の（３）式になる。
Ｐ３＝｛１／（１＋ｃ）｝・［｛ｂ／（１＋ｂ）｝・［｛ａ／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）－ｌｏｓ１２］－ｌｏｓ２３］－ｌｏｓ３・・（３）
Ｐ３＝｛１／（１＋ｃ）｝・［｛ｂ／（１＋ｂ）｝・［｛ａ／（１＋ａ）｝・（Ｐ－ｌｏｓ０１）－ｌｏｓ１２］－ｌｏｓ２３］－ｌｏｓ３・・（３）
【0035】
以上のように、給電光の送信電力Ｐおよび光ファイバの伝送ロスが分かっているとして、光ファイバカプラ３０－１の選択可能な分岐比１：ａを決定すれば、前記（１）式に示すように、受電装置５０－１に到達する給電光の受信電力Ｐ１が算出される。
さらに、光ファイバカプラ３０－２の選択可能な分岐比１：ｂを決定すれば、前記（２）式に示すように、受電装置５０－２に到達する給電光の受信電力Ｐ２が算出される。
さらに、光ファイバカプラ３０－３の選択可能な分岐比１：ｃを決定すれば、前記（３）式に示すように、受電装置５０－３に到達する給電光の受信電力Ｐ３が算出される。
さらに、光ファイバカプラ３０－２の選択可能な分岐比１：ｂを決定すれば、前記（２）式に示すように、受電装置５０－２に到達する給電光の受信電力Ｐ２が算出される。
さらに、光ファイバカプラ３０－３の選択可能な分岐比１：ｃを決定すれば、前記（３）式に示すように、受電装置５０－３に到達する給電光の受信電力Ｐ３が算出される。
【0036】
すなわち、光ファイバカプラ３０－１、３０－２、３０－３、・・・、３０－ｎの選択可能な分岐比１：ａ、１：ｂ、１：ｃ、・・・、１：ｘを決定すれば、受電装置５０－１、５０－２、５０－３、・・・、５０－ｎ、５０－（ｎ＋１）に到達する給電光の受信電力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・、Ｐｎ、Ｐｎ＋１を算出することができる。
【0037】
以上のように、光ファイバカプラ３０－１、３０－２、３０－３、・・・、３０－ｎの分岐比１：ａ、１：ｂ、１：ｃ、・・・、１：ｘを選択することにより、受電装置５０－１、５０－２、５０－３、・・・、５０－ｎ、５０－（ｎ＋１）の給電光の受信電力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・、Ｐｎ、Ｐｎ＋１を適切な値に調整することができる。
【0038】
例えば、光ファイバカプラ３０－１、３０－２、３０－３、・・・、３０－ｎの分岐比１：ａ、１：ｂ、１：ｃ、・・・、１：ｘを選択することにより、受電装置５０－１、５０－２、５０－３、・・・、５０－ｎ、５０－（ｎ＋１）の給電光の受信電力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・、Ｐｎ、Ｐｎ＋１を均等な値に調整することができる。
【0039】
なお、前記実施の形態においては、各光ファイバカプラの分岐比および各光ファイバの伝送ロスに基づいて、各受電装置の給電光の受信電力を算出し、各受電装置の給電光の受信電力を調整するようにしているが、各光ファイバカプラの伝送ロスをも考慮に入れて各受電装置の給電光の受信電力を算出し、各受電装置の給電光の受信電力を調整しても良い。
【0040】
また、前記実施の形態においては、複数個の光ファイバカプラは、給電装置に対して直列に接続されている光給電システムについて説明したが、複数個の光ファイバカプラが直列および並列に接続されている光給電システムについても適用できる。例えば、図１の光給電システムにおいて、光ファイバカプラ３０－１から受電装置６０－１および光ファイバカプラ３０－２に分岐するとともに、図示しない別の光ファイバカプラに分岐することもできる。この別の光ファイバカプラにはさらに別の受電装置、光ファイバカプラが接続されることになる。
【0041】
〈実施の形態の効果〉
以上のように、本実施の形態によれば、
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、光ファイバを介して入力される複数個の光ファイバカプラと、
複数個の前記光ファイバカプラのそれぞれに光ファイバを介して接続され、受信した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を備えた光給電システムであって、
複数個の前記光ファイバカプラは、それぞれ選択可能な分岐比を有し、各前記光ファイバカプラの前記分岐比を選択することにより各前記受電装置に同時給電するようにしたので、複数の受電装置に対して効率的に同時給電することができる。
以上のように、本実施の形態によれば、
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、光ファイバを介して入力される複数個の光ファイバカプラと、
複数個の前記光ファイバカプラのそれぞれに光ファイバを介して接続され、受信した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を備えた光給電システムであって、
複数個の前記光ファイバカプラは、それぞれ選択可能な分岐比を有し、各前記光ファイバカプラの前記分岐比を選択することにより各前記受電装置に同時給電するようにしたので、複数の受電装置に対して効率的に同時給電することができる。
【0042】
また、複数個の前記光ファイバカプラは、前記給電装置に対して直列に接続されているので、複数の受電装置に対して効率的に同時給電することができる。
【0043】
また、少なくとも、各前記光ファイバカプラの前記分岐比および各前記光ファイバの伝送ロスに基づいて、各前記受電装置の給電光の受信電力を算出して、各前記受電装置に同時給電するようにしたので、複数の受電装置に対して効率的にかつ正確に同時給電することができる。
【0044】
また、各前記光ファイバカプラの伝送ロスに基づいて、各前記受電装置の給電光の受信電力を算出して、各前記受電装置に同時給電するようにしたので、複数の受電装置に対して効率的にかつ正確に同時給電することができる。
【0045】
また、各前記受電装置の給電光の受信電力が均等になるように各前記受電装置に同時給電するようにしたので、複数の受電装置に対して効率的にかつ均等に同時給電することができる。
【0046】
本開示は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本開示の技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
従って、例示されていない無数の変形例が、本開示の技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【0047】
以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【0048】
［付記１］
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、光ファイバを介して入力される複数個の光ファイバカプラと、
複数個の前記光ファイバカプラのそれぞれに光ファイバを介して接続され、受信した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を備えた光給電システムであって、
複数個の前記光ファイバカプラは、それぞれ選択可能な分岐比を有し、各前記光ファイバカプラの前記分岐比を選択することにより各前記受電装置に同時給電する光給電システム。
［付記２］
複数個の前記光ファイバカプラは、前記給電装置に対して直列に接続されている付記１に記載の光給電システム。
［付記３］
少なくとも、各前記光ファイバカプラの前記分岐比および各前記光ファイバの伝送ロスに基づいて、各前記受電装置の給電光の受信電力を算出して、各前記受電装置に同時給電する付記１または付記２に記載の光給電システム。
［付記４］
各前記光ファイバカプラの伝送ロスに基づいて、各前記受電装置の給電光の受信電力を算出して、各前記受電装置に同時給電する付記３に記載の光給電システム。
［付記５］
各前記受電装置の給電光の受信電力が均等になるように各前記受電装置に同時給電する付記１から付記４のいずれか１項に記載の光給電システム。
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、光ファイバを介して入力される複数個の光ファイバカプラと、
複数個の前記光ファイバカプラのそれぞれに光ファイバを介して接続され、受信した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を備えた光給電システムであって、
複数個の前記光ファイバカプラは、それぞれ選択可能な分岐比を有し、各前記光ファイバカプラの前記分岐比を選択することにより各前記受電装置に同時給電する光給電システム。
［付記２］
複数個の前記光ファイバカプラは、前記給電装置に対して直列に接続されている付記１に記載の光給電システム。
［付記３］
少なくとも、各前記光ファイバカプラの前記分岐比および各前記光ファイバの伝送ロスに基づいて、各前記受電装置の給電光の受信電力を算出して、各前記受電装置に同時給電する付記１または付記２に記載の光給電システム。
［付記４］
各前記光ファイバカプラの伝送ロスに基づいて、各前記受電装置の給電光の受信電力を算出して、各前記受電装置に同時給電する付記３に記載の光給電システム。
［付記５］
各前記受電装置の給電光の受信電力が均等になるように各前記受電装置に同時給電する付記１から付記４のいずれか１項に記載の光給電システム。
【符号の説明】
【0049】
２ 光ファイバ、１０ 給電装置、１１ 半導体レーザ、２０ 給電光、
３０ 光ファイバカプラ、５０ 受電装置、
６０－１，６０－２，６０－３，６０－ｎ，６０－（ｎ＋１） 光電変換素子、
１００ 受電ネットワーク。
３０ 光ファイバカプラ、５０ 受電装置、
６０－１，６０－２，６０－３，６０－ｎ，６０－（ｎ＋１） 光電変換素子、
１００ 受電ネットワーク。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
