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JP2014013311A - Optical fiber and optical communication system - Google Patents

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JP2014013311A
JP2014013311A JP2012150517A JP2012150517A JP2014013311A JP 2014013311 A JP2014013311 A JP 2014013311A JP 2012150517 A JP2012150517 A JP 2012150517A JP 2012150517 A JP2012150517 A JP 2012150517A JP 2014013311 A JP2014013311 A JP 2014013311A
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JP
Japan
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core
communication
energy transmission
optical
light
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Pending
Application number
JP2012150517A
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Japanese (ja)
Inventor
Osamu Shimakawa
修 島川
Susumu Inoue
享 井上
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber capable of more effectively performing energy transmission in executing optical power supply.SOLUTION: A multi-core optical fiber 17 includes: a communication core 17a for propagating a communication light beam L1 required for communication; energy transmission cores 17b, being cores different from the communication core 17a, for performing energy transmission; and a cladding 17c for covering the communication core 17a and the energy transmission cores 17b. In the multi-core optical fiber 17, a diameter of the energy transmission cores 17b is larger than a diameter of the communication core 17a, and a wavelength λ1 of the communication light beam L1 propagated through the communication core 17a is set so as to be different from a wavelength λ2 of the energy transmission light beam L2 transmitted by the energy transmission cores 17b.

Description

本発明は、光ファイバ及び光通信システムに関する。   The present invention relates to an optical fiber and an optical communication system.

遠隔地における所定の情報(例えば電流値や電圧値)を集中的に観測するために、遠隔地に配置されたセンサによる測定信号を光ファイバを介して伝送させ、所定の情報を収集することが行われている。そして、測定に用いられるセンサや光通信の端末機器等への電力の給電を光ファイバを介して行うことが、例えば、特許文献1で提案されている。   In order to centrally observe predetermined information (for example, current value or voltage value) in a remote place, a measurement signal from a sensor disposed in a remote place is transmitted via an optical fiber, and the predetermined information is collected. Has been done. For example, Patent Document 1 proposes that power is supplied to a sensor used for measurement, a terminal device for optical communication, or the like via an optical fiber.

特許第4641787号公報Japanese Patent No. 4641787

ところで、特許文献1に記載の光給電システムでは、シングルコアファイバを用いているため、通信光を伝送するシングルコアを用いて、高いエネルギ伝送を行う必要があり、高パワーのエネルギ伝送によってファイバの接続部に損傷が生じてしまう場合があった。また、伝送するエネルギの容量も光通信等を考慮すると、制限せざるを得なかった。   Incidentally, since the optical power feeding system described in Patent Document 1 uses a single core fiber, it is necessary to perform high energy transmission using a single core that transmits communication light. In some cases, the connection portion was damaged. Further, the capacity of energy to be transmitted has to be limited in consideration of optical communication and the like.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、光給電を行う際にエネルギの伝送をより効果的に行える光ファイバ及び光通信システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an optical fiber and an optical communication system that can more effectively transmit energy when performing optical power feeding.

本発明に係る光ファイバは、複数のコアを有する光ファイバであって、通信に必要な通信光を伝搬させる通信用コアと、通信用コアとは異なるコアであってエネルギ伝送を行うエネルギ伝送用コアと、通信用コア及びエネルギ伝送用コアを覆うクラッドとを備え、エネルギ伝送用コアの径が通信用コアの径よりも大きく、通信用コアで伝搬される通信光の波長とエネルギ伝送用コアで伝送されるエネルギ伝送の光の波長とが異なることを特徴としている。   An optical fiber according to the present invention is an optical fiber having a plurality of cores, a communication core for propagating communication light necessary for communication, and a core different from the communication core for energy transmission. A core and a cladding for covering the communication core and the energy transmission core, the diameter of the energy transmission core being larger than the diameter of the communication core, the wavelength of communication light propagating in the communication core and the energy transmission core It is characterized in that the wavelength of the light of energy transmission transmitted in the above is different.

この光ファイバは、通信用コアとエネルギ伝送用コアとを備えており、エネルギ伝送用コアの径が通信用コアの径よりも大きくなっている。この場合、それぞれの伝送用にコアを備えていることになるため、通信とエネルギ伝送とを容易に両立させることができ、光通信に対する光給電の影響を低減させることができる。また、エネルギ伝送用コアの径が大きいため、容量が比較的高いエネルギをエネルギ伝送用コアに入射させた場合であっても、光ファイバを損傷させてしまうことを避けることができる。   This optical fiber includes a communication core and an energy transmission core, and the diameter of the energy transmission core is larger than the diameter of the communication core. In this case, since a core is provided for each transmission, both communication and energy transmission can be easily achieved, and the influence of optical power feeding on optical communication can be reduced. Moreover, since the energy transmission core has a large diameter, it is possible to avoid damaging the optical fiber even when energy having a relatively high capacity is incident on the energy transmission core.

また、この光ファイバでは、通信用コアで伝搬される通信光の波長とエネルギ伝送用コアで伝送されるエネルギ伝送の光の波長とが異なるようにしている。この場合、通信とエネルギ伝送とを異なる波長で行うことになるため、通信への雑音の混入を低減させることができる。このように、この光ファイバによれば、光給電を行う際にエネルギの伝送をより効果的に行うことが可能となる。   Further, in this optical fiber, the wavelength of communication light propagated in the communication core is different from the wavelength of energy transmission light transmitted in the energy transmission core. In this case, since communication and energy transmission are performed at different wavelengths, it is possible to reduce the mixing of noise into the communication. Thus, according to this optical fiber, it is possible to transmit energy more effectively when performing optical power feeding.

本発明に係る光ファイバにおいて、エネルギ伝送用コアの断面積が通信用コアの断面積の2倍以上であってもよいし、エネルギ伝送用コアの断面積が通信用コアの断面積の10倍以上であってもよい。この場合、エネルギ伝送のパワー密度を下げて、光ファイバの接続部の損傷を一層、回避することが可能となる。なお、本発明に係る光ファイバにおいて、エネルギ伝送用コアは光ファイバ内に複数設けられており、エネルギ伝送用コアの断面積が複数のエネルギ伝送用コアの断面積の合計であってもよい。   In the optical fiber according to the present invention, the cross-sectional area of the energy transmission core may be more than twice the cross-sectional area of the communication core, or the cross-sectional area of the energy transmission core is 10 times the cross-sectional area of the communication core. It may be the above. In this case, it is possible to further reduce the damage of the connection portion of the optical fiber by reducing the power density of energy transmission. In the optical fiber according to the present invention, a plurality of energy transmission cores are provided in the optical fiber, and the cross-sectional area of the energy transmission core may be the sum of the cross-sectional areas of the plurality of energy transmission cores.

本発明に係る光ファイバにおいて、エネルギ伝送用コアは、通信用コアよりも光ファイバの中心軸から径方向外側に配置されていてもよい。この場合、通信用コアが光ファイバの中心側に配置されることになり、安定した情報通信を行うことができる。   In the optical fiber according to the present invention, the energy transmission core may be disposed radially outward from the central axis of the optical fiber with respect to the communication core. In this case, the communication core is disposed on the center side of the optical fiber, and stable information communication can be performed.

本発明に係る光ファイバにおいて、エネルギ伝送用コアの開口数が通信用コアの開口数よりも大きくてもよい。この場合、エネルギ伝送用コアの開口数が高くなることにより、光ファイバに曲げが発生した場合であっても、その曲げ箇所からの漏光を低減させることができる。これにより、光給電におけるエネルギ損失を低減させることが可能となる。   In the optical fiber according to the present invention, the numerical aperture of the energy transmission core may be larger than the numerical aperture of the communication core. In this case, by increasing the numerical aperture of the energy transmission core, light leakage from the bent portion can be reduced even when the optical fiber is bent. Thereby, it is possible to reduce energy loss in the optical power feeding.

また、本発明に係る光通信システムは、光ファイバと、光ファイバの入出力端の少なくとも一方において、通信光とエネルギ伝送の光とを空間分離する空間分離光学系とを備えることを特徴としている。この光ファイバは、上述したように、通信に必要な通信光を伝搬させる通信用コアと、通信用コアとは異なるコアであってエネルギ伝送を行うエネルギ伝送用コアと、通信用コア及びエネルギ伝送用コアを覆うクラッドとを有し、エネルギ伝送用コアの直径が通信用コアの直径よりも大きく、通信用コアで伝搬される通信光の波長とエネルギ伝送用コアで伝送されるエネルギ伝送の光の波長とが異なるようになっている。   An optical communication system according to the present invention includes an optical fiber and a spatial separation optical system that spatially separates communication light and energy transmission light at at least one of input and output ends of the optical fiber. . As described above, the optical fiber includes a communication core for propagating communication light necessary for communication, an energy transmission core that is different from the communication core and performs energy transmission, a communication core, and energy transmission. The energy transmission core has a larger diameter than the communication core, the wavelength of the communication light transmitted through the communication core, and the energy transmission light transmitted through the energy transmission core. The wavelength is different.

また、本発明に係る光通信システムは、光ファイバと、光ファイバの入出力端の少なくとも一方において、通信光とエネルギ伝送の光とを波長によって分離する波長分離光学系とを備えること特徴としている。この光ファイバは、通信に必要な通信光を伝搬させる通信用コアと、通信用コアとは異なるコアであってエネルギ伝送を行うエネルギ伝送用コアと、通信用コア及びエネルギ伝送用コアを覆うクラッドとを有し、エネルギ伝送用コアの直径が通信用コアの直径よりも大きく、通信用コアで伝搬される通信光の波長とエネルギ伝送用コアで伝送されるエネルギ伝送の光の波長とが異なるようになっている。   The optical communication system according to the present invention includes an optical fiber and a wavelength separation optical system that separates communication light and energy transmission light by wavelength at at least one of the input and output ends of the optical fiber. . The optical fiber includes a communication core that propagates communication light necessary for communication, an energy transmission core that is different from the communication core and that transmits energy, and a cladding that covers the communication core and the energy transmission core. The diameter of the energy transmission core is larger than the diameter of the communication core, and the wavelength of the communication light transmitted through the communication core is different from the wavelength of the energy transmission light transmitted through the energy transmission core. It is like that.

上述した光通信システムでも、上記同様、光ファイバが、通信用コアとエネルギ伝送用コアとを備えており、エネルギ伝送用コアの径が通信用コアの径よりも大きくなっている。この場合、それぞれの伝送用にコアを備えていることになるため、通信とエネルギ伝送とを容易に両立させることができ、光通信に対する光給電の影響を低減させることができる。また、エネルギ伝送用コアの径が大きいため、容量が比較的高いエネルギをエネルギ伝送用コアに入射させた場合であっても、光ファイバを損傷させてしまうことを避けることができる。   Also in the optical communication system described above, as described above, the optical fiber includes a communication core and an energy transmission core, and the diameter of the energy transmission core is larger than the diameter of the communication core. In this case, since a core is provided for each transmission, both communication and energy transmission can be easily achieved, and the influence of optical power feeding on optical communication can be reduced. Moreover, since the energy transmission core has a large diameter, it is possible to avoid damaging the optical fiber even when energy having a relatively high capacity is incident on the energy transmission core.

また、光通信システムに用いられる光ファイバでは、通信用コアで伝搬される通信光の波長とエネルギ伝送用コアで伝送されるエネルギ伝送の光の波長とが異なっている。この場合、通信とエネルギ伝送とを異なる波長で行うことになるため、通信への雑音の混入を低減させることができる。このように、上記の光通信システムによれば、光給電を行う際にエネルギの伝送をより効果的に行うことが可能となる。   Further, in an optical fiber used in an optical communication system, the wavelength of communication light propagated through the communication core and the wavelength of energy transmission light transmitted through the energy transmission core are different. In this case, since communication and energy transmission are performed at different wavelengths, it is possible to reduce the mixing of noise into the communication. Thus, according to the above optical communication system, it is possible to more effectively transmit energy when performing optical power feeding.

本発明によれば、光給電を行う際にエネルギの伝送をより効果的に行える光ファイバ及び光通信システムを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the optical fiber and optical communication system which can transmit energy more effectively when performing optical power feeding can be provided.

本実施形態に係る光通信システムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the optical communication system which concerns on this embodiment. 図1に示す光通信システムに用いられるマルチコアファイバの断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the multi-core fiber used for the optical communication system shown in FIG. 図1に示す光通信システムに用いられる合波装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the multiplexing apparatus used for the optical communication system shown in FIG. 図1に示す光通信システムに用いられる分波装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the branching apparatus used for the optical communication system shown in FIG. 図1に示す光通信システムに用いられる分波装置の別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the branching apparatus used for the optical communication system shown in FIG. 図5に示す分波装置に用いられる中央開口型ミラーを示す図である。It is a figure which shows the center opening type | mold mirror used for the branching apparatus shown in FIG. 図1に示す光通信システムに用いられる分波装置の更に別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the branching apparatus used for the optical communication system shown in FIG.

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.

まず、図1〜図4を参照しながら、本実施形態に係る光通信システム1について説明する。   First, the optical communication system 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

光通信システム1は、図1に示されるように、通信用光源11、給電光源12、合波装置13、分波装置14、センサ装置20、シングルコアファイバ15a,15b(以下「SCF15a,15b」と記す)、マルチコアファイバ17(以下「MCF17」と記す)、及び、シングルコアファイバ19a,19b(以下「SCF19a,19b」と記す)を備えて構成される。センサ装置20は、光電変換部21,22、制御部23及び電源24を含んで構成される。   As shown in FIG. 1, the optical communication system 1 includes a communication light source 11, a feeding light source 12, a multiplexing device 13, a demultiplexing device 14, a sensor device 20, single core fibers 15 a and 15 b (hereinafter “SCF 15 a and 15 b”). ), A multi-core fiber 17 (hereinafter referred to as “MCF17”), and single-core fibers 19a and 19b (hereinafter referred to as “SCF 19a and 19b”). The sensor device 20 includes photoelectric conversion units 21 and 22, a control unit 23, and a power supply 24.

通信用光源11は、光通信システム1によって実行される光通信のための光であって、波長λ1(例えば、波長1.55μm)を有する光L1を生成させるための光源である。通信用光源11は、例えば、発光ダイオード(LED)やレーザダイオード(LD)から構成される。通信用光源11は、SCF15aの一端に接続されており、通信用光源11で生成された光L1がSCF15aを介して合波装置13に入射される。SCF15aは、例えば、クラッドの直径が125μm程度であり、コアの直径が10μmであるシングルコアファイバである。   The communication light source 11 is light for optical communication performed by the optical communication system 1, and is a light source for generating light L1 having a wavelength λ1 (for example, wavelength 1.55 μm). The communication light source 11 includes, for example, a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD). The communication light source 11 is connected to one end of the SCF 15a, and the light L1 generated by the communication light source 11 is incident on the multiplexer 13 through the SCF 15a. The SCF 15a is, for example, a single core fiber having a clad diameter of about 125 μm and a core diameter of 10 μm.

給電光源12は、光通信システム1によって実行される光給電のための光であって、波長λ1と異なる波長λ2(例えば、波長1.45μm)を有する光L2を生成させるための光源である。給電光源12は、例えば、発光ダイオード(LED)やレーザダイオード(LD)から構成される。給電光源12は、2本のSCF15b,15bの一端に接続されており、給電光源12で生成された光が2本のSCF15b,15bを介して合波装置13に入射される。各SCF15bは、例えば、クラッドの直径が125μm程度であり、コアの直径が25μmであるシングルコアファイバである。なお、給電光源12で生成される光L2は,例えば、1mW〜1000mW程度の電力に相当する。   The power supply light source 12 is light for optical power supply executed by the optical communication system 1, and is a light source for generating light L2 having a wavelength λ2 (for example, wavelength 1.45 μm) different from the wavelength λ1. The power supply light source 12 includes, for example, a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD). The power supply light source 12 is connected to one end of the two SCFs 15b and 15b, and the light generated by the power supply light source 12 is incident on the multiplexer 13 through the two SCFs 15b and 15b. Each SCF 15b is, for example, a single-core fiber having a clad diameter of about 125 μm and a core diameter of 25 μm. The light L2 generated by the power supply light source 12 corresponds to, for example, power of about 1 mW to 1000 mW.

合波装置13は、図3に示されるように、通信用光源11に接続されているSCF15a及び給電光源12に接続されているSCF15b,15bを、MCF17に光学結合するための微小光学系(空間分離光学系)の装置であり、第1の光学系S1と第2の光学系S2とを備えて構成される。   As shown in FIG. 3, the multiplexer 13 is a micro optical system (space) for optically coupling the SCF 15 a connected to the communication light source 11 and the SCFs 15 b and 15 b connected to the power supply light source 12 to the MCF 17. (Separation optical system) device, which includes a first optical system S1 and a second optical system S2.

第1の光学系S1は、SCF15a,15b側に位置しており、1つの集光レンズで構成されている。第1の光学系S1の集光レンズは、SCF15a,15bの出射端の軸線上において、各SCF15a,15bと対向するように配置されている。第1の光学系S1の集光レンズは、SCF15a,15bの出射端から、所定の距離だけ離れた位置に配置されている。そして、この集光レンズを透過した複数のビームは、第2の光学系S2に向かってそのビーム間隔が縮められて焦点箇所で一度交差し、その後、再びビーム間隔が拡げられて、第2の光学系S2に入射されるようになっている。   The first optical system S1 is located on the SCF 15a, 15b side, and is composed of one condenser lens. The condensing lens of the first optical system S1 is disposed so as to face each of the SCFs 15a and 15b on the axis of the exit end of the SCFs 15a and 15b. The condensing lens of the first optical system S1 is disposed at a position away from the emission ends of the SCFs 15a and 15b by a predetermined distance. The plurality of beams transmitted through the condenser lens are reduced in the beam interval toward the second optical system S2 and intersect once at the focal point. Thereafter, the beam interval is expanded again, and the second interval is increased. The light enters the optical system S2.

第2の光学系S2は、MCF17側に位置しており、1つの集光レンズで構成されている。第2の光学系S2の集光レンズは、MCF17の入射端の軸線上において、MCF17と対向するように配置されている。第2の光学系S2の集光レンズは、MCF17の入射端から、その集光レンズの焦点距離だけ離れた位置に配置されている。そして、第2の光学系S2は、この集光レンズを透過した複数のビームL1,L2をMCF17の各コアの光軸と平行になるように偏向させ、平行になった各ビームL1,L2をMCF17の各コア17a,17b(図2参照)に入射させる。   The second optical system S2 is located on the MCF 17 side, and is composed of one condenser lens. The condenser lens of the second optical system S2 is disposed so as to face the MCF 17 on the axis of the incident end of the MCF 17. The condenser lens of the second optical system S2 is disposed at a position away from the incident end of the MCF 17 by the focal length of the condenser lens. Then, the second optical system S2 deflects the plurality of beams L1 and L2 transmitted through the condenser lens so as to be parallel to the optical axis of each core of the MCF 17, and the parallel beams L1 and L2 are deflected. The light enters the cores 17a and 17b (see FIG. 2) of the MCF 17.

MCF17は、互いに離れて配置される合波装置13と分波装置14とを接続するマルチコアファイバである。MCF17は、図2に示されるように、光通信に必要な通信光を伝搬させる通信用コア17aと、通信用コア17aとは異なるコアであってエネルギ伝送を行うエネルギ伝送用コア17b,17bと、両コア17a,17bを覆うクラッド17cとを備えて構成されている。通信用コア17aは、MCF17の中心軸に沿ってその中央に配置されている。エネルギ伝送用コア17b,17bは、MCF17の中心軸を中心とした同心円上に位置するように、その径方向の外側に配置されており、エネルギ伝送用コア17b,17bがMCF17の中心軸を中心として互いに対照となる位置に配置されている。   The MCF 17 is a multi-core fiber that connects the multiplexing device 13 and the demultiplexing device 14 that are arranged apart from each other. As shown in FIG. 2, the MCF 17 includes a communication core 17a that propagates communication light necessary for optical communication, and energy transmission cores 17b and 17b that are different from the communication core 17a and perform energy transmission. And a clad 17c covering both the cores 17a and 17b. The communication core 17 a is disposed at the center along the central axis of the MCF 17. The energy transmission cores 17 b and 17 b are arranged on the outer side in the radial direction so as to be located on a concentric circle with the central axis of the MCF 17 as the center, and the energy transmission cores 17 b and 17 b are centered on the central axis of the MCF 17. As shown in FIG.

例えば、MCF17のクラッドの直径は125μm程度であり、通信用コア17aの直径は10μm程度であり、エネルギ伝送用コア17bの直径は25μm程度である。すなわち、エネルギ伝送用コア17bの直径が通信用コア17aの直径よりも大きく形成されており、エネルギ伝送用コア17bの断面積が通信用コア17aの断面積の2倍以上となっている。   For example, the diameter of the cladding of the MCF 17 is about 125 μm, the diameter of the communication core 17 a is about 10 μm, and the diameter of the energy transmission core 17 b is about 25 μm. That is, the diameter of the energy transmission core 17b is formed larger than the diameter of the communication core 17a, and the cross-sectional area of the energy transmission core 17b is more than twice the cross-sectional area of the communication core 17a.

なお、通信用コア17aに入射される光L1とエネルギ伝送用コア17bに入射される光L2とは、上述したように、それぞれの波長が波長λ1,λ2のように互いに異なっており、エネルギ伝送用コア17bを伝送される光による通信光への影響が低減されている。また、通信用コア17aとエネルギ伝送用コア17bとがその最短離間距離(各コアにおける最も近接した位置間の距離)を少なくとも20μm程度となるように互いに離間して配置されているので、このような影響がより一層低減されている。   As described above, the light L1 incident on the communication core 17a and the light L2 incident on the energy transmission core 17b have different wavelengths such as wavelengths λ1 and λ2, respectively. The influence of the light transmitted through the core 17b on the communication light is reduced. In addition, the communication core 17a and the energy transmission core 17b are arranged apart from each other so that the shortest separation distance (distance between the closest positions in each core) is at least about 20 μm. Negative effects are further reduced.

また、例えば、MCF17の通信用コア17aの開口数(NA)は、0.12程度であり、MCF17のエネルギ伝送用コア17bの開口数(NA)は、0.2となっている。すなわち、エネルギ伝送用コア17bの開口数が通信用コア17aの開口数よりも大きくなっている。このように、エネルギ伝送用コア17bの開口数を高めることにより、MCF17を曲げた際に発生する漏光を回避することができる。なお、例えば、コアの材質を変えることにより開口数を適宜変更することができる。   For example, the numerical aperture (NA) of the communication core 17a of the MCF 17 is about 0.12, and the numerical aperture (NA) of the energy transmission core 17b of the MCF 17 is 0.2. That is, the numerical aperture of the energy transmission core 17b is larger than the numerical aperture of the communication core 17a. Thus, by increasing the numerical aperture of the energy transmission core 17b, it is possible to avoid light leakage that occurs when the MCF 17 is bent. For example, the numerical aperture can be appropriately changed by changing the material of the core.

分波装置14は、図4に示されるように、MCF17を、制御用の光電変換部21に接続されるSCF19a及び電源用の光電変換部22に接続されるSCF19b,19bに光学結合するための微小光学系(空間分離光学系)の装置であり、第2の光学系S2と第1の光学系S1とを備えて構成される。分波装置14が備える第1及び第2の光学系S1,S2は、伝送方向は異なるが、その機能は基本的に合波装置13の第1及び第2の光学系S1,S2と同様である。   As shown in FIG. 4, the demultiplexing device 14 optically couples the MCF 17 to the SCF 19 a connected to the control photoelectric conversion unit 21 and the SCFs 19 b and 19 b connected to the power supply photoelectric conversion unit 22. It is an apparatus of a micro optical system (space separation optical system), and includes a second optical system S2 and a first optical system S1. Although the transmission directions of the first and second optical systems S1 and S2 included in the demultiplexing device 14 are different, their functions are basically the same as those of the first and second optical systems S1 and S2 of the multiplexing device 13. is there.

第2の光学系S2は、MCF17側に位置しており、1つの集光レンズで構成されている。第2の光学系S2の集光レンズは、MCF17の出射端の軸線上において、MCF17と対向するように配置されている。第2の光学系S2の集光レンズは、MCF17の出射端から、その集光レンズの焦点距離だけ離れた位置に配置されている。そして、第2の光学系S2は、第1の光学系S1に向かってそのビーム間隔が縮められて焦点箇所で一度交差し、その後、再びビーム間隔が拡げられて、第1の光学系S1に入射するようになっている。   The second optical system S2 is located on the MCF 17 side, and is composed of one condenser lens. The condenser lens of the second optical system S <b> 2 is disposed so as to face the MCF 17 on the axis of the emission end of the MCF 17. The condenser lens of the second optical system S2 is arranged at a position away from the exit end of the MCF 17 by the focal length of the condenser lens. Then, the second optical system S2 has its beam interval reduced toward the first optical system S1 and intersects once at the focal point, and then the beam interval is expanded again to the first optical system S1. Incident.

第1の光学系S1は、SCF19a,19b側に位置しており、1つの集光レンズで構成されている。第1の光学系S1の集光レンズは、SCF19a,19bの入射端の軸線上において、各SCF19a,19bと対向するように配置されている。第1の光学系S1の集光レンズは、SCF19a,19bの入射端から、所定の焦点距離だけ離れた位置に配置されている。そして、第1の光学系S1は、この集光レンズを透過した複数のビームをSCF19a,19bの各コアの光軸と平行になるように偏向させ、平行になった各ビームをSCF19a,19bの各コアに入射させる。   The first optical system S1 is located on the SCF 19a, 19b side and is composed of one condenser lens. The condensing lens of the first optical system S1 is disposed so as to face each of the SCFs 19a and 19b on the axis of the incident end of the SCFs 19a and 19b. The condensing lens of the first optical system S1 is disposed at a position away from the incident ends of the SCFs 19a and 19b by a predetermined focal length. Then, the first optical system S1 deflects the plurality of beams transmitted through the condenser lens so as to be parallel to the optical axes of the cores of the SCFs 19a and 19b, and the parallel beams are output from the SCFs 19a and 19b. Incident on each core.

センサ装置20は、制御用の光電変換部21、電源用の光電変換部22、制御部23及び電源24を含んで構成される。光電変換部21は、SCF19aの一端に接続されており、通信用コア17aを伝送されてきた通信光を受光し、受光した光を電気信号に変換させる。光電変換部21は、変換した電気信号を制御部23に出力する。制御部23は、所定の値(例えば電流値や電圧値)を測定するためのセンサを制御するためのコントローラであり、通信用コア17aからの通信光による指示信号で指示された測定の結果を同じ経路を通って合波装置13側に伝送する。光電変換部21は、例えば、フォトダイオード(PD)から構成される。   The sensor device 20 includes a control photoelectric conversion unit 21, a power supply photoelectric conversion unit 22, a control unit 23, and a power supply 24. The photoelectric conversion unit 21 is connected to one end of the SCF 19a, receives communication light transmitted through the communication core 17a, and converts the received light into an electrical signal. The photoelectric conversion unit 21 outputs the converted electric signal to the control unit 23. The control unit 23 is a controller for controlling a sensor for measuring a predetermined value (for example, a current value or a voltage value), and the measurement result indicated by the instruction signal by the communication light from the communication core 17a. The signal is transmitted to the multiplexer 13 side through the same path. The photoelectric conversion unit 21 is composed of, for example, a photodiode (PD).

光電変換部22は、SCF19b,19bの一端に接続されており、エネルギ伝送用コア17bを伝送されてきたエネルギ伝送のための光を受光し、受光した給電光を電力に変換させる。光電変換部22は、変換した電力を電源24に供給する。電源24は、制御部23や制御部23で駆動される各種センサ等を駆動するための電源である。なお、光電変換部22は、光電変換部21と同様、例えば、フォトダイオード(PD)から構成される。   The photoelectric conversion unit 22 is connected to one end of the SCFs 19b and 19b, receives light for energy transmission transmitted through the energy transmission core 17b, and converts the received power supply light into electric power. The photoelectric conversion unit 22 supplies the converted power to the power source 24. The power source 24 is a power source for driving the control unit 23 and various sensors driven by the control unit 23. In addition, the photoelectric conversion part 22 is comprised from a photodiode (PD), for example like the photoelectric conversion part 21. FIG.

以上、説明したとおり、本実施形態に係る光通信システム1では、MCF17が光通信及び光給電の伝送用にそれぞれのコア17a,17bを備えているため、通信とエネルギ伝送とを容易に両立させることができ、光通信に対する光給電の影響を低減させることができる。また、エネルギ伝送用コア17bの直径が大きいため、容量が比較的高いエネルギをエネルギ伝送用コア17bに入射させた場合であっても、MCF17を損傷させてしまうことを避けることができる。また仮に損傷させてしまった場合であっても、通信用コアと異なるため、通信への影響を低減できる。   As described above, in the optical communication system 1 according to the present embodiment, since the MCF 17 includes the respective cores 17a and 17b for optical communication and optical power transmission, both communication and energy transmission can be easily achieved. It is possible to reduce the influence of optical power feeding on optical communication. Further, since the energy transmission core 17b has a large diameter, it is possible to avoid damaging the MCF 17 even when energy having a relatively high capacity is incident on the energy transmission core 17b. Moreover, even if it is damaged, since it is different from the communication core, the influence on communication can be reduced.

また、このMCF17では、通信用コア17aで伝搬される通信光L1の波長λ1とエネルギ伝送用コア17bで伝送されるエネルギ伝送の光L2の波長λ2とが異なるようになっている。このため、通信への雑音の混入を低減させることができる。   In the MCF 17, the wavelength λ1 of the communication light L1 propagated through the communication core 17a is different from the wavelength λ2 of the energy transmission light L2 transmitted through the energy transmission core 17b. For this reason, mixing of noise into communication can be reduced.

このように、このMCF17及びMCF17を備えた光通信システム1によれば、光給電を行う際にエネルギの伝送をより効果的に行うことが可能となる。   As described above, according to the MCF 17 and the optical communication system 1 including the MCF 17, it is possible to transmit energy more effectively when performing optical power feeding.

また、MCF17では、各エネルギ伝送用コア17bの断面積及び両コア17bの断面積合計が通信用コア17aの断面積の2倍以上となっている。このため、エネルギ伝送のパワー密度を下げて、MCF17の接続部の損傷を一層、回避することが可能となる。なお、エネルギ伝送用コア17bの断面積が通信用コア17aの断面積の10倍以上となるようにしてもよい。   In the MCF 17, the cross-sectional area of each energy transmission core 17b and the total cross-sectional area of both the cores 17b are more than twice the cross-sectional area of the communication core 17a. For this reason, it is possible to further reduce damage to the connection portion of the MCF 17 by reducing the power density of energy transmission. The cross-sectional area of the energy transmission core 17b may be 10 times or more the cross-sectional area of the communication core 17a.

また、MCF17では、エネルギ伝送用コア17bは、通信用コア17aよりも光ファイバの中心軸から径方向外側に配置されている。これにより、通信用コア17aが光ファイバの中心側に配置されることになり、安定した情報通信を行うことができる。   In the MCF 17, the energy transmission core 17b is disposed radially outward from the central axis of the optical fiber with respect to the communication core 17a. Thereby, the communication core 17a is arranged on the center side of the optical fiber, and stable information communication can be performed.

また、MCF17では、エネルギ伝送用コア17bの開口数が通信用コア17aの開口数よりも大きくなっている。このように、エネルギ伝送用コア17bの開口数が高くなることにより、MCF17に曲げが発生した場合であっても、その曲げ箇所からの漏光を低減させることができる。これにより、光給電におけるエネルギ損失を低減させることが可能となる。   In the MCF 17, the numerical aperture of the energy transmission core 17b is larger than the numerical aperture of the communication core 17a. As described above, by increasing the numerical aperture of the energy transmission core 17b, it is possible to reduce light leakage from the bent portion even when the MCF 17 is bent. Thereby, it is possible to reduce energy loss in the optical power feeding.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形を適用できる。例えば、上記実施形態では、合波装置13や分波装置14として微小光学系の空間分離光学系を用いたが、図5に示されるように、分波装置14として、レンズ31及び中央開口型ミラー32を備えた装置(空間分離光学系)を用いてもよい。中央開口型ミラー32は、図6に示されるように、その中央に開口32aを備えており、他の部分は光を所定の角度で反射させるミラーとなっている。この分波装置14では、MCF17から射出された通信光L1及び光給電用の光L2をレンズ31によって中央開口型ミラー32に集光させ、通信光L1を中央開口型ミラー32の開口32aを通過するようにする一方、給電用の光L2を所定の箇所32b,32bで反射させ、これにより、通信光L1とエネルギ伝送の光L2とを空間分離するようにしている。なお、この空間分離光学系の分波装置14と同様の構成を合波装置13に適用してももちろんよい。   The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be applied. For example, in the above embodiment, a spatial separation optical system of a micro optical system is used as the multiplexing device 13 or the demultiplexing device 14, but as shown in FIG. You may use the apparatus (space separation optical system) provided with the mirror 32. FIG. As shown in FIG. 6, the center opening type mirror 32 has an opening 32a at the center thereof, and the other part is a mirror that reflects light at a predetermined angle. In the demultiplexing device 14, the communication light L <b> 1 emitted from the MCF 17 and the light L <b> 2 for power feeding are condensed by the lens 31 on the central aperture mirror 32, and the communication light L <b> 1 passes through the aperture 32 a of the central aperture mirror 32. On the other hand, the power supply light L2 is reflected at the predetermined locations 32b and 32b, so that the communication light L1 and the energy transmission light L2 are spatially separated. Of course, the same configuration as the demultiplexing device 14 of this spatial separation optical system may be applied to the multiplexing device 13.

また、図7に示されるように、分波装置44として、レンズ41及び分波フィルタ42を備えた装置(波長分離光学系)を用いてもよい。この分波装置44では、MCF17から射出された通信光L1及び光給電用の光L2をレンズ41によって平行光に偏向させ、この平行光を分波フィルタ42に入射させる。通信光L1とエネルギ伝送用の光L2は、それぞれ波長がλ1とλ2と異なっているため、分波フィルタ42への入射により、通信光L1とエネルギ伝送の光L2とが波長分離する。なお、この波長分離光学系の分波装置44と同様の構成を合波装置13に適用してももちろんよい。   As shown in FIG. 7, an apparatus (a wavelength separation optical system) including a lens 41 and a demultiplexing filter 42 may be used as the demultiplexing apparatus 44. In the demultiplexing device 44, the communication light L <b> 1 emitted from the MCF 17 and the light L <b> 2 for power feeding are deflected into parallel light by the lens 41, and the parallel light is incident on the demultiplexing filter 42. Since the communication light L1 and the energy transmission light L2 are different in wavelength from λ1 and λ2, respectively, the communication light L1 and the energy transmission light L2 are wavelength-separated by being incident on the demultiplexing filter 42. Of course, the same configuration as the demultiplexing device 44 of this wavelength separation optical system may be applied to the multiplexing device 13.

また、上記実施形態では、MCF17の通信用コア17aが1つ、エネルギ伝送用コア17bが2つの構成で説明したが、各コアの数量は適宜変更することが可能であり、例えば、1つの通信用コア17aの周りに4つのエネルギ伝送用コア17bを配置してもよい。   In the above embodiment, the MCF 17 has one communication core 17a and two energy transmission cores 17b. However, the number of each core can be changed as appropriate, for example, one communication core 17b. Four energy transmission cores 17b may be disposed around the core 17a for use.

1…光通信システム、13…合波装置(空間分離光学系)、14…分波装置(空間分離光学系)、17…MCF、17a…通信用コア、17b…エネルギ伝送用コア、17c…クラッド、44…分波装置(波長分離光学系)、λ1,λ2…波長。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical communication system, 13 ... Multiplexing device (spatial separation optical system), 14 ... Demultiplexing device (spatial separation optical system), 17 ... MCF, 17a ... Core for communication, 17b ... Core for energy transmission, 17c ... Cladding , 44 ... demultiplexer (wavelength separation optical system), λ1, λ2 ... wavelength.

Claims (8)

複数のコアを有する光ファイバであって、
通信に必要な通信光を伝搬させる通信用コアと、前記通信用コアとは異なるコアであってエネルギ伝送を行うエネルギ伝送用コアと、前記通信用コア及び前記エネルギ伝送用コアを覆うクラッドと、を備え、
前記エネルギ伝送用コアの径が前記通信用コアの径よりも大きく、前記通信用コアで伝搬される前記通信光の波長と前記エネルギ伝送用コアで伝送される前記エネルギ伝送の光の波長とが異なることを特徴とする光ファイバ。
An optical fiber having a plurality of cores,
A communication core for propagating communication light necessary for communication; an energy transmission core that is different from the communication core and performs energy transmission; and a cladding that covers the communication core and the energy transmission core; With
The diameter of the energy transmission core is larger than the diameter of the communication core, and the wavelength of the communication light transmitted through the communication core and the wavelength of the energy transmission light transmitted through the energy transmission core are: An optical fiber characterized by being different.
前記エネルギ伝送用コアの断面積が前記通信用コアの断面積の2倍以上であることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。   2. The optical fiber according to claim 1, wherein a cross-sectional area of the energy transmission core is at least twice a cross-sectional area of the communication core. 前記エネルギ伝送用コアの断面積が前記通信用コアの断面積の10倍以上であることを特徴とする請求項2に記載の光ファイバ。   The optical fiber according to claim 2, wherein a cross-sectional area of the energy transmission core is 10 times or more a cross-sectional area of the communication core. 前記エネルギ伝送用コアは前記光ファイバ内に複数設けられており、
前記エネルギ伝送用コアの断面積が複数の前記エネルギ伝送用コアの断面積の合計であることを特徴とする請求項2又は3に記載の光ファイバ。
A plurality of the energy transmission cores are provided in the optical fiber,
4. The optical fiber according to claim 2, wherein a cross-sectional area of the energy transmission core is a sum of cross-sectional areas of the plurality of energy transmission cores. 5.
前記エネルギ伝送用コアは、前記通信用コアよりも前記光ファイバの中心軸から径方向外側に配置されていることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の光ファイバ。   The optical fiber according to any one of claims 1 to 4, wherein the energy transmission core is disposed radially outward from the central axis of the optical fiber with respect to the communication core. 前記エネルギ伝送用コアの開口数が前記通信用コアの開口数よりも大きいことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の光ファイバ。   The optical fiber according to any one of claims 1 to 5, wherein the numerical aperture of the energy transmission core is larger than the numerical aperture of the communication core. 通信に必要な通信光を伝搬させる通信用コアと、前記通信用コアとは異なるコアであってエネルギ伝送を行うエネルギ伝送用コアと、前記通信用コア及び前記エネルギ伝送用コアを覆うクラッドとを有し、前記エネルギ伝送用コアの直径が前記通信用コアの直径よりも大きく、前記通信用コアで伝搬される前記通信光の波長と前記エネルギ伝送用コアで伝送される前記エネルギ伝送の光の波長とが異なる光ファイバと、
前記光ファイバの入出力端の少なくとも一方において、前記通信光と前記エネルギ伝送の光とを空間分離する空間分離光学系と、
を備えることを特徴とする光通信システム。
A communication core for propagating communication light necessary for communication; an energy transmission core that is different from the communication core and performs energy transmission; and a cladding that covers the communication core and the energy transmission core. And the diameter of the energy transmission core is larger than the diameter of the communication core, the wavelength of the communication light propagated in the communication core and the energy transmission light transmitted in the energy transmission core. Optical fibers with different wavelengths,
A spatial separation optical system that spatially separates the communication light and the energy transmission light at at least one of the input and output ends of the optical fiber;
An optical communication system comprising:
通信に必要な通信光を伝搬させる通信用コアと、前記通信用コアとは異なるコアであってエネルギ伝送を行うエネルギ伝送用コアと、前記通信用コア及び前記エネルギ伝送用コアを覆うクラッドとを有し、前記エネルギ伝送用コアの直径が前記通信用コアの直径よりも大きく、前記通信用コアで伝搬される前記通信光の波長と前記エネルギ伝送用コアで伝送される前記エネルギ伝送の光の波長とが異なる光ファイバと、
前記光ファイバの入出力端の少なくとも一方において、前記通信光と前記エネルギ伝送の光とを波長によって分離する波長分離光学系と、
を備えることを特徴とする光通信システム。
A communication core for propagating communication light necessary for communication; an energy transmission core that is different from the communication core and performs energy transmission; and a cladding that covers the communication core and the energy transmission core. And the diameter of the energy transmission core is larger than the diameter of the communication core, the wavelength of the communication light propagated in the communication core and the energy transmission light transmitted in the energy transmission core. Optical fibers with different wavelengths,
A wavelength separation optical system that separates the communication light and the energy transmission light by wavelength at at least one of the input and output ends of the optical fiber;
An optical communication system comprising:
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