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JPH1189120A - Optical power transmitting method and device - Google Patents

Optical power transmitting method and device

Info

Publication number
JPH1189120A
JPH1189120A JP9242273A JP24227397A JPH1189120A JP H1189120 A JPH1189120 A JP H1189120A JP 9242273 A JP9242273 A JP 9242273A JP 24227397 A JP24227397 A JP 24227397A JP H1189120 A JPH1189120 A JP H1189120A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
optical power
laser
power
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9242273A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Takeno
和彦 竹野
Takako Yasui
孝子 保井
Kuni Endo
久仁 遠藤
Seiichi Muroyama
誠一 室山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP9242273A priority Critical patent/JPH1189120A/en
Publication of JPH1189120A publication Critical patent/JPH1189120A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical power transmitting method and its device which make it possible to use energy efficiently by stably supplying only the power required by a load. SOLUTION: A laser 1 converts electric power into optical power which is transmitted through an optical fiber 3. When the optical power is converted again into electric power with a solar cell 4, a drive device 2 in which the laser 1 controls an output is provided. A capacitor 5 is placed between the solar cell 4 and a load 6, and a voltage across the capacitor 5 is detected. Control signals are fed back to the drive device 2 based on the detected value to control the optical power oscillated by the laser 1. The control signals which are optical signals of a different frequency from that of the optical power are fed back through the same optical fiber for transmitting the optical power. Also, the control signals are optical on-off signals so that the optical power oscillated by the laser 1 is controlled by the change of the ratio of 'on' time to 'off' time.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバにより電
力を移送する方法及び装置に関するものであり、具体的
には、電力を光パワーに変換し、光ファイバを通して伝
送し、伝送した後で光パワーを電力に再変換し、再変換
された電力を負荷に供給するための光パワー伝送方法及
びそのための装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for transferring power through an optical fiber, and more particularly, to converting power into optical power, transmitting the power through an optical fiber, and transmitting the optical power after transmission. The present invention relates to an optical power transmission method and a device for re-converting the power to power and supplying the re-converted power to a load.

【0002】図1は従来の光パワー伝送装置の概略を示
す図である。図中、1は電力を光パワーに変換するレー
ザー、3は光パワーを伝送する光ファイバ、4は光パワ
ーを電力に変換する太陽電池、6は負荷であり、実線矢
印は電力の伝送を、点線矢印は光パワーの伝送をそれぞ
れ示す。この場合、レーザー1によって電気から光に変
換された光パワーは、光ファイバ3を介して太陽電池4
に伝送される。伝送された光パワーは太陽電池4によっ
て電力に変換され、負荷6に供給される。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a conventional optical power transmission device. In the figure, 1 is a laser for converting electric power to optical power, 3 is an optical fiber for transmitting optical power, 4 is a solar cell for converting optical power to electric power, 6 is a load, solid arrows indicate power transmission, The dotted arrows indicate the transmission of optical power, respectively. In this case, the optical power converted from electricity into light by the laser 1 is transmitted to the solar cell 4 via the optical fiber 3.
Is transmitted to The transmitted optical power is converted into electric power by the solar cell 4 and supplied to the load 6.

【0003】このような従来の方法では、負荷側が必要
としている電力とは関係なく、常に或る一定のパワーを
供給するので、必要以上のパワーを伝送したり、パワー
が不足する場合が生じるという問題点があった。
In such a conventional method, a constant power is always supplied irrespective of the power required by the load, so that more power than necessary or insufficient power may occur. There was a problem.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の問題点に鑑み、負荷が必要とする電力のみを安定に供
給し、エネルギーの有効利用を可能にする光パワー伝送
方法及び装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an optical power transmission method and apparatus which stably supplies only the power required by a load and enables effective use of energy. To provide.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の光パワー伝送方
法は、上記の目的を達成するため、レーザーを用いて電
力を光パワーに変換し、光パワーを光ファイバを通して
伝送し、伝送された光パワーを光電変換装置を用いて電
力に再変換し、再変換された電力を負荷に供給する光パ
ワー伝送方法において、レーザーが出力を制御するドラ
イブ装置を具え、光電変換装置と負荷との間にコンデン
サを付加し、コンデンサで充放電される電力、電圧及び
/又は電流の値を検知し、その値に基づいてドライブ装
置に制御信号をフィードバックし、該制御信号によりレ
ーザーが発振する光パワーの制御を行うことを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, an optical power transmission method according to the present invention converts power into optical power using a laser, transmits the optical power through an optical fiber, and transmits the optical power. An optical power transmission method for converting optical power into electric power using a photoelectric conversion device and supplying the reconverted electric power to a load, comprising a drive device for controlling an output by a laser, wherein a drive device between the photoelectric conversion device and the load is provided. A capacitor is added to the power supply, a value of power, voltage and / or current charged and discharged by the capacitor is detected, and a control signal is fed back to the drive device based on the detected value, and the optical signal generated by the laser is oscillated by the control signal. The control is performed.

【0006】また、本発明の光パワー伝送装置は、電力
を光パワーに変換するレーザーと、光パワーを伝送する
光ファイバと、伝送された光パワーを電力に再変換する
光電変換装置とを具え、再変換された電力が負荷に供給
されるように構成された光パワー伝送装置において、レ
ーザーの出力の制御を行うドライブ装置と、光電変換装
置と負荷との間に配置されたコンデンサと、該コンデン
サが充放電される際の電力、電圧及び/又は電流の値を
検知し、その値に基づいてドライブ装置に制御信号をフ
ィードバックするフィードバック制御回路とを具備する
ことを特徴とする。
An optical power transmission device according to the present invention includes a laser for converting electric power to optical power, an optical fiber for transmitting optical power, and a photoelectric conversion device for converting the transmitted optical power back to electric power. An optical power transmission device configured to supply re-converted power to a load, a drive device that controls laser output, a capacitor disposed between the photoelectric conversion device and the load, And a feedback control circuit that detects a value of power, voltage and / or current when the capacitor is charged and discharged, and feeds back a control signal to a drive device based on the detected value.

【0007】この場合、負荷が必要とする電力が大きく
なり光電変換装置からの電力では足りなくなると、コン
デンサから電力が放電されてコンデンサの端子電圧が低
下するので、この電圧低下を打ち消すようにレーザーか
ら発振される光パワーを増加させるための制御を行い、
一方、負荷が必要とする電力が小さくなり光電変換装置
からの電力に余裕ができると、コンデンサが充電されて
コンデンサの端子電圧が上昇するので、この電圧上昇を
打ち消すようにレーザーから発振される光パワーを減少
させるための制御を行うようにすればよい。
In this case, when the power required by the load becomes large and the power from the photoelectric conversion device becomes insufficient, the power is discharged from the capacitor and the terminal voltage of the capacitor decreases. Control to increase the optical power oscillated from the
On the other hand, if the power required by the load becomes small and the power from the photoelectric conversion device has a margin, the capacitor is charged and the terminal voltage of the capacitor rises, so the light oscillated from the laser to cancel this voltage rise What is necessary is just to perform control for reducing power.

【0008】本発明においては、光電変換装置が太陽電
池であることが好適である。また、レーザーのドライブ
装置にフィードバックする制御信号として光信号を用
い、光ファイバを通してフィードバックすることが望ま
しい。このようにすることにより、レーザー側と太陽電
池側を電気的に絶縁状態にして安定な制御を行うことが
できる。光ファイバを通してフィードバックする場合、
光パワーとドライブ装置にフィードバックする制御信号
とを別々の周波数の光を用いれば同一の光ファイバを通
して伝送することができる。
[0008] In the present invention, the photoelectric conversion device is preferably a solar cell. Further, it is desirable to use an optical signal as a control signal to be fed back to the laser drive device and feed it back through an optical fiber. By doing so, the laser side and the solar cell side can be electrically insulated and stable control can be performed. When feeding back through optical fiber,
If the optical power and the control signal to be fed back to the drive device are used at different frequencies, they can be transmitted through the same optical fiber.

【0009】また、本発明においては、ドライブ装置に
フィードバックする制御信号が光のオンオフ信号であ
り、オンオフの時間比率の変化によってレーザーが発振
する光パワーを制御するようにすることが好適である。
このようにすれば、制御用の光信号を、光ファイバの長
さ及び損失等の影響を受けずに安定して伝送することが
できる。
Further, in the present invention, it is preferable that the control signal fed back to the drive device is an optical on / off signal, and that the optical power generated by the laser is controlled by changing the on / off time ratio.
In this way, the control optical signal can be transmitted stably without being affected by the length and loss of the optical fiber.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】次に図面を用いて本発明の実施例
を説明する。図2は本発明の第1実施例を説明する図で
あり、図中、1は電力を光パワーに変換するレーザー、
2はレーザーの出力の制御を行うドライブ装置、3は光
パワーを伝送する光ファイバ、4は光パワーを電力に変
換する太陽電池、5はコンデンサ、6は負荷、7はフィ
ードバック制御回路である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a view for explaining a first embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a laser for converting electric power to optical power;
2 is a drive device for controlling the output of the laser, 3 is an optical fiber for transmitting optical power, 4 is a solar cell for converting optical power into electric power, 5 is a capacitor, 6 is a load, and 7 is a feedback control circuit.

【0011】図2の系においては、電力がレーザー1に
よって光パワーに変換され、この光パワーは光ファイバ
3の図面の左側終端から入射される。光ファイバ3に入
射した光パワーは光ファイバの右側終端まで伝送され
る。そして、光パワーは光ファイバ3の右側終端から太
陽電池4に入射し、この太陽電池4によって電力に変換
される。この電力はコンデンサ5に充電されると共に負
荷6に給電される。
In the system shown in FIG. 2, electric power is converted into optical power by a laser 1, and this optical power is input from the left end of the optical fiber 3 in the drawing. The optical power incident on the optical fiber 3 is transmitted to the right end of the optical fiber. Then, the optical power enters the solar cell 4 from the right end of the optical fiber 3 and is converted into electric power by the solar cell 4. This power is charged to the capacitor 5 and supplied to the load 6.

【0012】いま、負荷6が必要とする電力が変化した
場合、太陽電池4と負荷6との間の電力の需給のバラン
スが変化し、これによりコンデンサ5に蓄えられている
電力が変化する。フィードバック制御回路7でこの変化
を検出し、この検出結果について信号処理を行い、負荷
が必要とする電力に合わせて光パワーを制御するための
信号をレーザーの出力を制御するドライブ装置2に送
り、レーザー1の光パワーの制御を行う。具体的には、
コンデンサ5の端子電圧が低下した時はレーザー1の光
パワーを大きくし、コンデンサ5の端子電圧が上昇した
時はレーザー1の光パワーを小さくするように制御す
る。
When the power required by the load 6 changes, the balance between the supply and demand of the power between the solar cell 4 and the load 6 changes, thereby changing the power stored in the capacitor 5. The feedback control circuit 7 detects this change, performs signal processing on the detection result, and sends a signal for controlling the optical power in accordance with the power required by the load to the drive device 2 that controls the output of the laser. The optical power of the laser 1 is controlled. In particular,
When the terminal voltage of the capacitor 5 decreases, the optical power of the laser 1 is increased, and when the terminal voltage of the capacitor 5 increases, the optical power of the laser 1 is controlled to decrease.

【0013】図3は本発明の第2実施例を説明する図で
あり、図中、3'は光ファイバ、8は電気信号を光信号に
変換する電気光変換回路、9は光信号を電気信号に変換
する光電気変換回路であり、その他の参照番号は図2の
場合と同一の部分を表す。
FIG. 3 is a view for explaining a second embodiment of the present invention. In FIG. 3, reference numeral 3 'denotes an optical fiber, 8 denotes an electro-optical conversion circuit for converting an electric signal to an optical signal, and 9 denotes an electric signal. The photoelectric conversion circuit converts the signal into a signal, and the other reference numerals represent the same parts as those in FIG.

【0014】図3の系においては、電力がレーザー1に
よって光パワーに変換され、この光パワーは光ファイバ
3の図面の左側終端から入射して右側終端まで伝送さ
れ、光ファイバ3の右側終端から太陽電池4に入射し、
ここで電力に変換され、この電力がコンデンサ5に充電
されると共に負荷6に給電されるのは、実施例1の場合
と同様である。更に、負荷6が必要とする電力が変化し
た場合、コンデンサ5に蓄えられている電力が変化し、
フィードバック制御回路7でこの変化を検出するのも実
施例1の場合と同様である。
In the system shown in FIG. 3, the power is converted into optical power by the laser 1, this optical power enters from the left end of the optical fiber 3 in the drawing, is transmitted to the right end, and is transmitted from the right end of the optical fiber 3. Incident on the solar cell 4,
Here, it is converted into electric power, and the electric power is charged to the capacitor 5 and supplied to the load 6 in the same manner as in the first embodiment. Further, when the power required by the load 6 changes, the power stored in the capacitor 5 changes,
The detection of this change by the feedback control circuit 7 is the same as in the first embodiment.

【0015】この実施例においては、この検出結果につ
いて信号処理を行い、更にその電気信号を電気光変換回
路8に入力して光信号に変換し、変換された光信号を光
ファイバ3'を通して光電気変換回路9に入力し、ここで
再び電気信号に変換する。この電気信号をレーザーの出
力を制御するドライブ装置2に送り、レーザー1の光パ
ワーの制御を行う。このようにすることにより、レーザ
ー側と太陽電池側とを電気的に絶縁することができる。
In this embodiment, signal processing is performed on the detection result, and the electric signal is input to an electro-optical conversion circuit 8 to be converted into an optical signal, and the converted optical signal is transmitted through an optical fiber 3 '. The signal is input to the electric conversion circuit 9 and converted into an electric signal again here. The electric signal is sent to a drive device 2 for controlling the output of the laser, and the optical power of the laser 1 is controlled. By doing so, the laser side and the solar cell side can be electrically insulated.

【0016】図4は本発明の第3実施例を説明する図で
あり、図中、10及び11は光ファイバに周波数が異なる二
つの光を入射、出射及び分波するための光入出力器であ
り、その他の参照番号は図2及び3の場合と同一の部分
を表す。
FIG. 4 is a view for explaining a third embodiment of the present invention. In the figure, reference numerals 10 and 11 denote optical input / output devices for inputting, outputting, and demultiplexing two lights having different frequencies to an optical fiber. And the other reference numbers represent the same parts as in FIGS.

【0017】図4の系においては、電力がレーザー1に
よって光パワーに変換され、この光パワーは光ファイバ
3の図面の左側終端から入射して右側終端まで伝送さ
れ、光ファイバ3の右側終端から太陽電池4に入射し、
ここで電力に変換され、この電力がコンデンサ5に充電
されると共に負荷6に給電されるのは、実施例1及び2
の場合と同様であり、更に、負荷6が必要とする電力が
変化した場合、コンデンサ5に蓄えられている電力が変
化し、フィードバック制御回路7でこの変化を検出する
のも実施例1及び2の場合と同様である。
In the system shown in FIG. 4, the power is converted into optical power by the laser 1, this optical power enters from the left end of the optical fiber 3 in the drawing, is transmitted to the right end, and is transmitted from the right end of the optical fiber 3. Incident on the solar cell 4,
Here, the power is converted to electric power, and the electric power is charged to the capacitor 5 and supplied to the load 6 according to the first and second embodiments.
In addition, when the power required by the load 6 changes, the power stored in the capacitor 5 changes, and the feedback control circuit 7 detects this change in the first and second embodiments. Is the same as

【0018】この実施例においては、この検出結果につ
いて信号処理を行い、更にその電気信号を電気光変換回
路8に入力して光信号に変換し、変換された光信号を、
光入出力器11を介して光ファイバ3に入射する。光ファ
イバ3中を伝送された制御用光信号を、光入出力器12を
介して光電気変換回路9に入力し、ここで再び電気信号
に変換する。この電気信号をレーザーの出力を制御する
ドライブ装置2に送り、レーザー1の光パワーの制御を
行う。
In this embodiment, signal processing is performed on the detection result, and the electric signal is further input to an electro-optical conversion circuit 8 to be converted into an optical signal.
The light enters the optical fiber 3 via the optical input / output device 11. The control optical signal transmitted through the optical fiber 3 is input to the photoelectric conversion circuit 9 via the optical input / output unit 12, where it is converted into an electric signal again. The electric signal is sent to a drive device 2 for controlling the output of the laser, and the optical power of the laser 1 is controlled.

【0019】図5は光ファイバで伝送する光の周波数の
一例を示す図である。光パワー伝送用のレーザー1とし
ては必要なパワーに見合ったレベルのレーザーを用いる
ことが必要であるが、半導体レーザーを使用する場合、
数ワットクラスの伝送を行うことができるものとして波
長800nm付近で発振する半導体レーザー(LD1)
を用いる。一方、制御用の光信号は、他の光信号に干渉
されないようにする必要があるので、波長800nm付
近を避ける必要がある。更に、制御用の光信号は高出力
を必要としないので、電気信号を光信号に変換する電気
光変換回路8内にあるレーザーとして1300nm付近
で発振する低出力型の半導体レーザー(LD2)を使用
する。LD1から発振する光とLD2から発振する光と
は周波数が異なるので、互いに干渉する恐れがなく、両
者について1本の光ファイバを用いても、正確に制御信
号を送信することができる。
FIG. 5 is a diagram showing an example of the frequency of light transmitted by an optical fiber. It is necessary to use a laser of a level corresponding to the required power as the laser 1 for transmitting optical power, but when using a semiconductor laser,
A semiconductor laser (LD1) that oscillates around a wavelength of 800 nm as capable of transmitting several watts of class
Is used. On the other hand, it is necessary to prevent the control optical signal from being interfered with by other optical signals, so that it is necessary to avoid a wavelength around 800 nm. Furthermore, since the control optical signal does not require a high output, a low-power semiconductor laser (LD2) that oscillates at around 1300 nm is used as a laser in the electro-optical conversion circuit 8 that converts an electric signal into an optical signal. I do. Since the light oscillating from the LD1 and the light oscillating from the LD2 have different frequencies, there is no possibility that they interfere with each other, and the control signal can be transmitted accurately even if one optical fiber is used for both.

【0020】図6は図5の光ファイバ3中の制御用光信
号の波形を示す図である。ここではフィードバック制御
回路7からの制御信号として、矩形波で且つ或る周期内
で所定のオンオフ時間比率を有する信号を用い、このよ
うな電気信号を光信号に変換して光ファイバで伝送す
る。図6では、a1点及びa2点の光信号の波形が示さ
れているが、光ファイバでは内部損失によって光が光フ
ァイバ中を進むに従って光の強度が減衰する。しかし、
或る周期内でのオン(TON)とオフ(TOFF )の時間比
率は変化しないので、光ファイバの伝送距離が変化して
も正確に制御信号を伝送することができる。
FIG. 6 is a diagram showing a waveform of a control optical signal in the optical fiber 3 of FIG. Here, as a control signal from the feedback control circuit 7, a signal having a rectangular wave and a predetermined on / off time ratio within a certain period is used, and such an electric signal is converted into an optical signal and transmitted through an optical fiber. FIG. 6 shows the waveforms of the optical signals at the points a1 and a2. However, in the optical fiber, the light intensity is attenuated as the light travels through the optical fiber due to internal loss. But,
Since the time ratio of ON (TON) and OFF (TOFF) within a certain period does not change, a control signal can be transmitted accurately even if the transmission distance of the optical fiber changes.

【0021】図7(a) はフィードバック制御回路7の実
施例を示す図であり、図7(b) はレーザーの出力の制御
を行うドライブ装置2の実施例を示す図である。図7
(a) のフィードバック制御回路7は、コンデンサ5の電
圧V1を差分増幅器7aの一方の入力端子に入力する。差
分増幅器7aではコンデンサ5の電圧V1と基準電圧源7b
の電圧Eとの差分を適当な値に増幅して出力電圧V2と
する。次に差分増幅器7aからの出力電圧V2を比較器7d
の例えば正の入力端子に入力し、三角波発生器7cの出力
電圧V3を比較器7dの例えば負の入力端子に入力する。
比較器7dでは、例えば正の入力端子の電圧信号より負の
入力端子の電圧信号の値が大きい時に、オンレベルの電
圧信号V4を出力し、正の入力端子の電圧信号より負の
入力端子の電圧信号の値が小さい時に、オフレベルの電
圧信号V4を出力する。
FIG. 7A is a diagram showing an embodiment of the feedback control circuit 7, and FIG. 7B is a diagram showing an embodiment of the drive device 2 for controlling the output of the laser. FIG.
(a) The feedback control circuit 7 inputs the voltage V1 of the capacitor 5 to one input terminal of the difference amplifier 7a. In the differential amplifier 7a, the voltage V1 of the capacitor 5 and the reference voltage source 7b
Is amplified to an appropriate value to obtain an output voltage V2. Next, the output voltage V2 from the differential amplifier 7a is compared with a comparator 7d.
, And the output voltage V3 of the triangular wave generator 7c is input to, for example, a negative input terminal of the comparator 7d.
In the comparator 7d, for example, when the value of the voltage signal of the negative input terminal is larger than that of the voltage signal of the positive input terminal, the comparator 7d outputs the ON-level voltage signal V4, When the value of the voltage signal is small, an off-level voltage signal V4 is output.

【0022】比較器7dの出力電圧信号V4は、図4に示
されるように、電気光変換回路8、光ファイバ3及び光
電気変換回路9を経由して、図7(b) のドライブ装置2
のスイッチ2bを駆動する。スイッチ2bは、オンレベルの
信号で閉状態となり、オフレベルで開状態となる。2aは
電流源である。
The output voltage signal V4 of the comparator 7d passes through the electro-optical conversion circuit 8, the optical fiber 3 and the opto-electric conversion circuit 9 as shown in FIG.
Of the switch 2b. The switch 2b is closed by an on-level signal and is opened by an off-level signal. 2a is a current source.

【0023】図8、9及び10は、負荷6の変動に伴う
コンデンサ5の電圧変動を検出してレーザー1のパワー
の制御を行う動作を説明する波形図であり、図7の場合
と同様、V1はコンデンサ5の電圧、V2は差分増幅器
7aの出力電圧、V3は三角波発生器7cの出力電圧、V4
は比較器7dの出力電圧である。更に、図11は太陽電池
4の出力の電流−電圧特性を示す図である。この図で
は、最初に安定して動作している点をa点とする。
FIGS. 8, 9 and 10 are waveform diagrams for explaining the operation of controlling the power of the laser 1 by detecting the voltage fluctuation of the capacitor 5 due to the fluctuation of the load 6, as in the case of FIG. V1 is the voltage of the capacitor 5, V2 is the differential amplifier
The output voltage of 7a, V3 is the output voltage of triangular wave generator 7c, V4
Is the output voltage of the comparator 7d. FIG. 11 is a diagram showing the current-voltage characteristics of the output of the solar cell 4. In this figure, the point that operates stably first is point a.

【0024】図8は負荷6の変動がない場合を示してお
り、V1及びV2の電圧は一定の値になり、従って、電
圧値V2とV3とを比較器7dで比較した結果であるV4
は一定のオンオフ時間比率を保った矩形波電圧になる。
ここで、オンオフ時間比率はオン時間(TON)を矩形波
電圧の一周期(TON+TOFF )で除算した値であり、こ
れをDとすると、この信号がスイッチ2bの駆動信号にな
るので、レーザー1はP=D・Po のような一定の光パ
ワーPを出力する。ここでPo は連続発振の時の一定パ
ワーを表す。この式から、Dが一定の場合、レーザー1
は一定の光パワーを出力することが示される。従って、
図11の太陽電池4に入射する光パワーPは一定である
ので、太陽電池4の動作点はa点(電圧Eo 、電流Ia
)を保持し、a点で決まる電力(Eo ×Ia )を出力
する。
FIG. 8 shows a case where the load 6 does not fluctuate, and the voltages V1 and V2 have constant values. Therefore, V4, which is the result of comparing the voltage values V2 and V3 with the comparator 7d, is shown.
Is a rectangular wave voltage maintaining a constant on / off time ratio.
Here, the on / off time ratio is a value obtained by dividing the on time (TON) by one cycle of the rectangular wave voltage (TON + TOFF). If this is D, this signal becomes a drive signal for the switch 2b. A constant optical power P such as P = D · Po is output. Here, Po represents a constant power during continuous oscillation. From this equation, if D is constant, laser 1
Output a constant optical power. Therefore,
Since the light power P incident on the solar cell 4 in FIG. 11 is constant, the operating point of the solar cell 4 is point a (voltage Eo, current Ia
) And outputs the power (Eo × Ia) determined at point a.

【0025】図9は負荷6が必要とする電力が大きくな
った場合を示しており、V1が低下し、それに伴ってV
1とEとの差分が増幅された電圧であるV2も低下す
る。このため、電圧値V2とV3とを比較器7dで比較し
た結果であるV4の矩形波ではオンレベルの時間が大き
くなる。即ち、オンオフ時間比率Dが大きくなる。この
時、前記の式P=D・Po から、レーザー1が発振する
光パワーが大きくなるので、図11の太陽電池4の動作
点はa点(電圧Eo 、電流Ia )からb点(電圧Eo 、
電流Ib)に変化し、b点で決まる電力(Eo ×Ib)
を出力するように変化する。
FIG. 9 shows a case where the power required by the load 6 has increased, and V1 has decreased, and accordingly, V1 has decreased.
V2, which is a voltage obtained by amplifying the difference between 1 and E, also decreases. For this reason, the on-level time is longer in the rectangular wave of V4, which is the result of comparing the voltage values V2 and V3 with the comparator 7d. That is, the on / off time ratio D increases. At this time, since the optical power oscillated by the laser 1 increases from the above equation P = D · Po, the operating point of the solar cell 4 in FIG. 11 is changed from point a (voltage Eo, current Ia) to point b (voltage Eo). ,
To the current Ib) and the power determined at the point b (Eo × Ib)
To change the output.

【0026】図10は負荷6が必要とする電力が小さく
なった場合を示しており、V1が増加し、それに伴って
V1とEとの差分が増幅された電圧であるV2も増加す
る。このため、電圧値V2とV3とを比較器7dで比較し
た結果であるV4の矩形波ではオンレベルの時間が小さ
くなる。即ち、オンオフ時間比率Dが小さくなる。この
時、前記の式P=D・Po から、レーザー1が発振する
光パワーが小さくなるので、図11の太陽電池4の動作
点はa点(電圧Eo 、電流Ia )からc点(電圧Eo 、
電流Ic)に変化し、c点で決まる電力(Eo ×Ic)
を出力するように変化する。
FIG. 10 shows a case where the power required by the load 6 is reduced. V1 increases, and accordingly, V2, which is a voltage obtained by amplifying the difference between V1 and E, also increases. For this reason, in the rectangular wave of V4, which is the result of comparing the voltage values V2 and V3 with the comparator 7d, the on-level time becomes shorter. That is, the on / off time ratio D decreases. At this time, since the optical power oscillated by the laser 1 becomes smaller from the above equation P = D · Po, the operating point of the solar cell 4 in FIG. 11 is changed from the point a (voltage Eo, current Ia) to the point c (voltage Eo). ,
Current Ic) and the power determined at point c (Eo × Ic)
To change the output.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
光パワー伝送装置にパワー制御を行うためのフィードバ
ック系を付加したので、負荷が必要とするパワーのみを
伝送することができ、電力の有効利用及び全体のエネル
ギー効率の改善を図ることができる。
As described in detail above, the present invention provides
Since a feedback system for performing power control is added to the optical power transmission device, only the power required by the load can be transmitted, so that the power can be effectively used and the overall energy efficiency can be improved.

【0028】本発明によれば、光パワーを光ファイバで
伝送すると同時に制御用光信号も光ファイバで伝送する
ことにより、システムを電気的に完全に絶縁することが
できる。更に、光パワーと制御用信号の周波数を異なる
値に設定することにより、両者間の光の干渉を防ぎ、一
本の光ファイバでパワー光と制御信号光を伝送すること
ができる。更に、太陽電池側のコンデンサの充電量を反
映する電圧を一定にするようにフィードバックを行い、
負荷の変動に応じてレーザー側の出力の光パワーを変化
させる方法を採用したので、簡易に安定した光パワーの
制御を実現することができる。
According to the present invention, the system can be completely insulated by transmitting the optical power through the optical fiber and the control optical signal through the optical fiber at the same time. Further, by setting the optical power and the frequency of the control signal to different values, interference between the two can be prevented, and the power light and the control signal light can be transmitted by one optical fiber. Furthermore, feedback is performed so that the voltage reflecting the charge amount of the capacitor on the solar cell side is kept constant,
Since the method of changing the optical power of the output on the laser side according to the fluctuation of the load is adopted, it is possible to easily and stably control the optical power.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の光パワー伝送装置の概略を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a conventional optical power transmission device.

【図2】本発明の第1実施例を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2実施例を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3実施例を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a third embodiment of the present invention.

【図5】光ファイバで伝送する光の周波数の一例を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a frequency of light transmitted by an optical fiber.

【図6】図5の光ファイバ中の制御用光信号の波形を示
す図である。
6 is a diagram showing a waveform of a control optical signal in the optical fiber of FIG.

【図7】フィードバック制御回路及びレーザーの出力の
制御を行うドライブ装置の実施例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an embodiment of a feedback control circuit and a drive device for controlling the output of the laser.

【図8】負荷の変動がない場合におけるレーザーのパワ
ーの制御を行う動作を説明する波形図である。
FIG. 8 is a waveform diagram illustrating an operation of controlling laser power when there is no change in load.

【図9】負荷が必要とする電力が大きくなった場合にお
けるコンデンサの電圧変動を検出してレーザーのパワー
の制御を行う動作を説明する波形図である。
FIG. 9 is a waveform diagram illustrating an operation of detecting voltage fluctuation of a capacitor and controlling laser power when the power required by a load increases.

【図10】負荷が必要とする電力が小さくなった場合に
おけるコンデンサの電圧変動を検出してレーザーのパワ
ーの制御を行う動作を説明する波形図である。
FIG. 10 is a waveform diagram illustrating an operation of detecting a voltage change of a capacitor and controlling laser power when the power required by a load is reduced.

【図11】太陽電池の出力の電流−電圧特性を示す図で
ある。
FIG. 11 is a diagram showing current-voltage characteristics of the output of a solar cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザー 2 レーザーのドライブ装置 3 光ファイバ 4 太陽電池 5 コンデンサ 6 負荷 7 フィードバック制御回路 8 電気光変換回路 9 光電気変換回路 10、11 光入出力器 7a 差分増幅器 7b 基準電圧源 7c 三角波発生器 7d 比較器 2a 電流源 2b スイッチ REFERENCE SIGNS LIST 1 laser 2 laser drive device 3 optical fiber 4 solar cell 5 capacitor 6 load 7 feedback control circuit 8 electro-optical conversion circuit 9 opto-electric conversion circuit 10, 11 optical input / output device 7a difference amplifier 7b reference voltage source 7c triangular wave generator 7d Comparator 2a Current source 2b Switch

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 室山 誠一 東京都新宿区西新宿3丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Seiichi Muroyama 3-19-2 Nishi Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザーを用いて電力を光パワーに変換
し、光パワーを光ファイバを通して伝送し、伝送された
光パワーを光電変換装置を用いて電力に再変換し、再変
換された電力を負荷に供給する光パワー伝送方法におい
て、 レーザーが出力を制御するドライブ装置を具え、光電変
換装置と負荷との間にコンデンサを付加し、コンデンサ
で充放電される電力、電圧及び/又は電流の値を検知
し、その値に基づいてドライブ装置に制御信号をフィー
ドバックし、該制御信号によりレーザーが発振する光パ
ワーの制御を行うことを特徴とする光パワー伝送方法。
An optical power is converted into an optical power by using a laser, the optical power is transmitted through an optical fiber, the transmitted optical power is re-converted into an electric power by using a photoelectric conversion device, and the re-converted power is converted. An optical power transmission method for supplying to a load, comprising a drive device for controlling an output by a laser, adding a capacitor between the photoelectric conversion device and the load, and values of power, voltage and / or current charged and discharged by the capacitor. And transmitting a control signal to a drive device based on the detected value, and controlling the optical power generated by the laser based on the control signal.
【請求項2】 請求項1に記載の光パワー伝送方法にお
いて、前記ドライブ装置にフィードバックする制御信号
として光信号を用い、光ファイバを通してフィードバッ
クすることを特徴とする光パワー伝送方法。
2. The optical power transmission method according to claim 1, wherein an optical signal is used as a control signal to be fed back to the drive device, and the control signal is fed back through an optical fiber.
【請求項3】 請求項2に記載の光パワー伝送方法にお
いて、前記光パワーと前記ドライブ装置にフィードバッ
クする制御信号とを別々の周波数の光を用いて同一の光
ファイバを通して伝送することを特徴とする光パワー伝
送方法。
3. The optical power transmission method according to claim 2, wherein the optical power and the control signal fed back to the drive device are transmitted through the same optical fiber using lights of different frequencies. Optical power transmission method.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の
光パワー伝送方法において、前記コンデンサの電圧をフ
ィードバック制御回路によって監視し、該電圧が低下し
た時はレーザーの出力パワーを上昇させる制御信号を、
該電圧が上昇した時はレーザーの出力パワーを低下させ
る制御信号を、前記ドライブ装置にフィードバックする
ことを特徴とする光パワー伝送方法。
4. The optical power transmission method according to claim 1, wherein the voltage of the capacitor is monitored by a feedback control circuit, and when the voltage decreases, the output power of the laser is increased. Control signal,
An optical power transmission method, wherein when the voltage rises, a control signal for decreasing the output power of the laser is fed back to the drive device.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の
光パワー伝送方法において、前記ドライブ装置にフィー
ドバックする制御信号が光のオンオフ信号であり、オン
オフの時間比率の変化によってレーザーが発振する光パ
ワーを制御することを特徴とする光パワー伝送方法。
5. The optical power transmission method according to claim 1, wherein the control signal fed back to the drive device is a light on / off signal, and the laser is oscillated by a change in the on / off time ratio. An optical power transmission method characterized by controlling optical power to be transmitted.
【請求項6】 電力を光パワーに変換するレーザーと、
光パワーを伝送する光ファイバと、伝送された光パワー
を電力に再変換する光電変換装置とを具え、再変換され
た電力が負荷に供給されるように構成された光パワー伝
送装置において、 レーザーの出力の制御を行うドライブ装置と、光電変換
装置と負荷との間に配置されたコンデンサと、該コンデ
ンサが充放電される際の電力、電圧及び/又は電流の値
を検知し、その値に基づいてドライブ装置に制御信号を
フィードバックするフィードバック制御回路とを具備す
ることを特徴とする光パワー伝送装置。
6. A laser for converting electric power to optical power,
An optical power transmission device comprising: an optical fiber for transmitting optical power; and a photoelectric conversion device for converting the transmitted optical power into electric power, wherein the reconverted electric power is supplied to a load. A drive device that controls the output of the capacitor, a capacitor disposed between the photoelectric conversion device and the load, and a value of power, voltage, and / or current when the capacitor is charged and discharged. An optical power transmission device comprising: a feedback control circuit that feeds back a control signal to a drive device based on the feedback control circuit.
【請求項7】 請求項6に記載の光パワー伝送装置にお
いて、前記光電変換装置が太陽電池であることを特徴と
する光パワー伝送装置。
7. The optical power transmission device according to claim 6, wherein the photoelectric conversion device is a solar cell.
【請求項8】 請求項6又は7に記載の光パワー伝送装
置において、前記フィードバック制御回路の出力である
制御信号を光信号に変換する電気光変換回路と、光信号
に変換された制御信号を伝送する光ファイバと、光信号
に変換された制御信号を電気信号に再変換してドライブ
装置に出力する光電気変換回路とを具備することを特徴
とする光パワー伝送装置。
8. The optical power transmission device according to claim 6, wherein an electro-optical conversion circuit that converts a control signal output from the feedback control circuit into an optical signal, and a control signal that is converted into an optical signal. An optical power transmission device comprising: an optical fiber for transmission; and an opto-electrical conversion circuit for re-converting a control signal converted into an optical signal into an electric signal and outputting the electric signal to a drive device.
【請求項9】 請求項8に記載の光パワー伝送装置にお
いて、前記電気光変換回路は前記制御信号を前記レーザ
ーの出力光と異なる周波数の光信号に変換することがで
き、光ファイバの両端に、該レーザーの出力光と該電気
光変換回路によって光信号に変換された制御信号とを同
一の光ファイバを通して伝送することができる光入出力
器を具備することを特徴とする光パワー伝送装置。
9. The optical power transmission device according to claim 8, wherein the electro-optical conversion circuit can convert the control signal into an optical signal having a frequency different from that of the output light of the laser. And an optical input / output device capable of transmitting output light of the laser and a control signal converted into an optical signal by the electro-optical conversion circuit through the same optical fiber.
【請求項10】 請求項6乃至9のいずれか1項に記載
の光パワー伝送装置において、前記フィードバック制御
回路が、前記コンデンサの電圧を監視し、該電圧が低下
した時はレーザーの出力パワーを上昇させる制御信号を
出力し、該電圧が上昇した時はレーザーの出力パワーを
低下させる制御信号を出力するように構成されたことを
特徴とする光パワー伝送装置。
10. The optical power transmission device according to claim 6, wherein the feedback control circuit monitors the voltage of the capacitor, and when the voltage decreases, reduces the output power of the laser. An optical power transmission device configured to output a control signal to increase the output signal and to output a control signal to decrease the output power of the laser when the voltage increases.
【請求項11】 請求項6乃至10のいずれか1項に記
載の光パワー伝送装置において、前記電気光変換回路の
出力光が光のオンオフ信号であり、前記ドライブ装置
が、電気光変換回路の出力光のオンオフの時間比率の変
化によってレーザーが発振する光パワーを制御するよう
に構成されたことを特徴とする光パワー伝送装置。
11. The optical power transmission device according to claim 6, wherein the output light of the electro-optical conversion circuit is an on / off signal of light, and the drive device includes an electro-optical conversion circuit. An optical power transmission device configured to control the optical power generated by a laser according to a change in an on / off time ratio of output light.
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