光纤——有利于电力传输

Satyananda Sarangi
UG的学生(电气工程),EE称,英迪拉·甘地理工学院,Sarang Odisha、印度

文摘

在现代科技的时代,电力的传输降低成本一直是一个伟大的重点领域。因此,光功率传输的替代技术一直是在目前时期的新兴力量。从外部电磁场与障碍减少,更多的阻力和网络短路火花,轻于通常使用金属线和降低腐蚀级别的一些因素,使光功率传输更有利的和可靠的传统传播。综述论文广泛地强调了通过光纤传播的方面和新技术。它简要总结光动力系统驱动架构和关键因素影响的性能水平。最后,新技术的前景涉及微观分配和光纤提到。这种技术促进纤维和设备的直接耦合。

关键字

驱动体系结构、波分复用器、空间分多路复用、光纤。

介绍

典型的光传输系统包括三个部分:来源、媒介和接收器。源发出的光能量,这是通过一个合适的传播媒介,最后由接收器接收。这样一个系统的效率在很大程度上取决于转炉设备的性能(光能量转换成电能),损失由于温度效应和光照变化在媒介属性(衰减)。20世纪后期,光功率的基本基本概念被DeLoach提出。他提出的工作声音报警器,利用光功率——声音能量转换原理。光转换成电能的过程通过光电探测器然后这个电能终于电声转换为声能的发电机。

摘要不同的光功率传输多路复用架构已经说明。详细分析的因素,影响光传输系统工作已经完成。最后一项新技术根据分发传输光纤已经被讨论了。

多路复用体系结构

多路复用体系结构或技术提高光纤通道的能力。为此,通常使用两个架构即波分多路(WDM)和空间分多路复用(SDM)。当源发出不同频率,需要结合和分离,这是做光。例如,Mizusawa提出一个系统涉及四个波长。在上面的系统,面临的资源放置纤维由125μm隔开。所有的源和接收器都是抛物线调整。介质过滤器独立发射的光。同样由Takezawa双工系统由两个来源,830 nm和660 nm源发送信号分别为6 MHz和10 kHz。

波分多路复用

波分多路(WDM)是一种方法,结合几种信号激光波长的电磁波谱的红外区。每一个激光束被定义为一组独特的信号。

波分复用的主要优势在于系统的有效带宽增加了许多褶皱,但它的缺点是非常昂贵的由于存在多个纤维捆绑在一起。这个成本因素是利用铒放大器的照顾。考虑系统建立的刘和他的工人,一个40 mW AlGaAs激光波长820 nm和InGaAsP激光波长1300 nm的分别作为电力供应商和数据发射机。三个光伏电池,所有由砷化镓作为电源转换器。功率信号(820 nm波长)是提供给探测器和前置放大器,照片后的主要信号分成三个信号功率比2:2:1。

空间分割多路复用

的SDM技术,使用单独的纤维的概念。Dahlmann开发了一个系统,提供电力和电隔离。系统的电源电压容量为5 v。它包含两个光纤,一个用于提供能量,另一个用于信号传输。15兆瓦级的光功率输入200/230μm梯度折射率光纤。测量头包含一个电源转换器(光学电能转换),砷化镓二极管连接在系列提供6 mW和电容器。当通过电容器的电压达到5 V值,短脉冲由传感器头启动发送操作。

影响因素系统的工作

正如前面所讨论的,光学系统的净工作效率主要取决于它的组件即来源、媒介和接收器。

光电转换器的效率

系统的任何系统的效率取决于输入功率和能量转化率。为了保证正常运行,一个最佳的输入功率(光学)和效率需要确定。为此,这些转换器是半导体设备(由硅、砷化镓、InGaAs和GaSb)。整体效率的决心,VOC的值,如转炉设备都考虑进去。

从不同的实验,设备的效率InGaAs, GaSb和砷化镓被发现是34%——分别为40%和52%。

损失温度

不同的照片二极管和设备操作在很大的温度范围内。砷化镓不太敏感的温度上升。保持跟踪这些损失,四个温度系数(IMP, VMP, ISC和VOC)估计找到填充因数。

填充因子(FF) = (VMP * IMP) / (ISC * VOC),

其中填充因数是比实际的最大权力的理论最大的力量。

当光伏电池被更高的强度,FF显示了负温度依赖性。

传输介质损失

中减弱时,发射器和接收器是加上纤维。在聚合物光纤的情况下,玻璃化转变温度很低,进一步限制了最大功率发射光纤。平淡无味的纤维表面和air-fiber折射率的差异也导致界面耦合损失。可以主要概括为瑞利衰减的扩散、吸收和光学包层衰减。

光纤分配

尽量减少损失在WDM和SDM, micro-dispensing的概念是有用的。结果的POF可应用于三维设备。上述技术的主要优点是,它是高度灵活的选择性和涉及直接激光二极管耦合。所采用的一种新方法是模组多路(MGDM)多样性。它包括分离各种角度光在光纤中的传播。这些角可以独立决定即如果他们被分组到单独的模式。但MGDM方法限制只有很短的距离。一旦距离变得很大,它是不可能确定的分组模式,从而使上述方法失败。然而MGDM是很有利的,因为光纤分配和设备可以直接耦合。

结论

在上面的纸,各种传统的光学驱动架构讨论了。影响系统效率的各种因素,最后的新技术,总结了光纤。通过这些纤维的传播力量是更顺利,更可靠的传输通过金属导体相比。在这方面进一步的研究正在进行。

引用

Deloach,公元前,Miller, R.C., Kaufman, S., “Sound alerter powered over an optical fiber”, Bell Syst. Tech. Journal, Vol. 57, pp. 3303-3316, 1978.

Mizusawa, J。,“Advantages of POF WDM System Design”, 8th International Conference on Plastic Optical Fiber Proceedings, pp. 31-35, 1999.

Takezawa Y。,Akasaka, S.-i., Ohara, S., Ishibashi, T., Asano, H., Taketani, N., “Low excess losses in a Y-branching plastic optical waveguide formed through injection molding”, Appl. Optics Vol. 33, No. 12, pp. 2307-2312, 1994.

Dahlmann, H。,Hoferer, G., “OptischeEnergie- und SignalübertragungfürMeßsonden. Zeitschriften-aufsatzElektronik, München”, Vol. 23, pp. 86-88, 1995.

刘,Y。,Brown, J.J., Lo, D.C.W., Forrest, S.R., “Optically Powered Optical Interconnection System”, IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 1, No. 1, pp. 21-23, 1989.

是D。,Sudharsanan, R., Isshiki, T., King, R.., Karam, N.H., “A 53% High Efficiency GaAs Vertically Integrated Multi-junction Laser Power Converter”, 65th Annual Device Research Conference, pp. 123-124, 2007.

绿色,硕士金刚砂,K。,Blakers, A.W., “Silicon Solar Cells with Reduced Temperature Sensitivity”, Electronic Letters, Vol. 18, No. 2, pp. 97- 98, 1984.

国王,D.L.,Kratochvil, J.A., Boyson, W.E., “Temperature Coefficients for PV Modules and Arrays: Measurement Methods, Difficulties and Results”, 26th Photovoltaic Specialists Conference, pp. 1183-1186, 1997.

Ziemann, O。,Poisel, H., Vinogradov, J., Junger, S., Weber,N., Offenbeck,B., Tschekalinskij,W.,Weickert,B., Bauernschmitt, H., “Multi Channel Broadband Data Transmission over Thick Optical Fibers”, 15th International Conference on Plastic Optical Fiber, pp. 359-366, 2006.`