Sind optische Leistungsabgabesysteme im großen Maßstab realisierbar?

Ich besuche einen Einführungskurs in Optik und Photonik und wir haben gerade angefangen, optische Fasern für die digitale Kommunikation zu studieren. Ich habe jedoch begonnen, mich über die Verwendung von Lichtwellenleitern zur Energieübertragung zu wundern. Ich habe im Internet recherchiert und einige Einblicke in Power-over-Fiber-Technologien gefunden, aber es gibt nicht wirklich viel Material, also bin ich hier.

Ist Power-over-Fiber eine Technologie, die in Zukunft entwickelt werden kann, um mit der elektrischen Energieübertragung zu konkurrieren, oder gibt es physikalische Grenzen?

Soweit ich weiß, haben wir ein effizientes Gerät, um elektrische in optische Energie umzuwandeln, nämlich den Laser. Lichtwellenleiter können Leistung mit einer Dämpfung von nur 0,18 dB/km übertragen, was mir ziemlich gut erscheint. Vielleicht kann das Problem die Effizienz von Fotodioden am Ende der Leitung sein?

PS Ich bin im letzten Jahr meines Bachelor-Studiengangs Technische Physik und versuche zu verstehen, welche Technologien in Zukunft wahrscheinlich entwickelt werden, um meine Zeit in ein vielversprechendes Studium zu investieren.

Die Umwandlung von elektrisch zu optisch ist nicht annähernd 100 %, und die Rückwandlung zurück zu elektrisch ist ebenfalls nicht annähernd 100 %. Power-over-Fiber ist in bestimmten Fällen sinnvoll. Als großes Vertriebsnetz bleibe ich bei einer effizienten, benutzerfreundlichen Verkabelung und nicht bei pingeliger Glasfaser.
Die Kosten sind in der Regel auch ein wichtiger Faktor, nicht nur die Effizienz.
Haben Sie diese Frage Ihrem Kursleiter gestellt? Was war seine/ihre Antwort? Welche anderen Untersuchungen haben Sie durchgeführt, um eine Antwort zu finden?
@sammygerbil Noch nicht, ich habe das schon einmal auf SE gefragt, weil ich versuche, dumme Fragen mit Leuten zu vermeiden, die mir eine Note geben werden.
Warum findest du die Frage blöd? Ist es nicht möglich, dass man mit dem Stellen einer Frage Punkte bekommt?
@sammygerbil Vielleicht gibt es mehrere klar ersichtliche Punkte gegen diese Technologie, die ein Student im dritten Jahr sofort bemerken sollte, und daher kann mich das Stellen der Frage albern aussehen lassen, ich weiß es nicht. Ich ziehe es vor, eine ungefähre Vorstellung zu haben, bevor ich frage. Außerdem könnte ich den Professor als Betreuer für meine Abschlussarbeit haben wollen, also ist es besser, vorsichtig zu sein. :)
Die Dämpfung auf Fasern ist wesentlich geringer als auf Kabeln. Die Hauptprobleme sind wahrscheinlich die Energieumwandlungsverluste von elektrisch zu optisch und von optisch wieder zu elektrisch. Außerdem sind die Kosten weitaus höher als bei einfachen Kupferkabeln.

Antworten (1)

Power-over-Fiber hat mehrere praktische Grenzen.

Die erste ist die Absorption: Selbst die besten Fasern haben eine begrenzte Absorption, sodass sie bei hohen Leistungsstufen heiß werden.

Das nächste ist die Energieumwandlung: Selbst nachdem Sie Energie über das Kabel übertragen haben, führt die Umwandlung in etwas Nützliches (Elektrizität) zu einem erheblichen Effizienzverlust.

Schließlich gibt es spontane Brillouin-Streuung (SBS): Bei ausreichend hohen Leistungsdichten werden optische Medien nichtlinear, und dies führt zu einer spontanen Umwandlung eines Teils der optischen Leistung in Phononen. Zitat aus der RP-Photonik-Enzyklopädie :

SBS führt die strengste Leistungsgrenze für die Verstärkung und die passive Ausbreitung schmalbandiger optischer Signale in Glasfasern ein .

Derselbe Link erklärt den Mechanismus ausführlicher. SBS legt eine Obergrenze für die Leistung fest, die Sie durch eine Faser senden können, unabhängig von den Verlusten, die Sie tolerieren können.

Natürlich ist es auch nicht so, dass man eine beliebige Menge Strom über ein Kupferkabel senden kann ... Es könnte eine interessante Berechnung auf der Rückseite des Umschlags sein, um zu bestimmen, wie viel Strom Netflix jeden Tag in den USA verteilt ...
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