这篇文档属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是对该研究的学术报告：
作者与机构
本研究的主要作者包括Motoharu Matsuura（IEEE高级会员）、Hayato Nomoto、Hikaru Mamiya、Tadanobu Higuchi、Denis Masson和Simon Fafard。他们分别来自日本电气通信大学信息与工程研究生院和加拿大Broadcom公司的IFPD部门。该研究于2021年4月发表在《IEEE Transactions on Power Electronics》期刊上，卷号为36，期号为4。
学术背景
本研究的主要科学领域是光通信与电力传输的交叉领域，特别是光纤维电力传输（Power-over-Fiber, PoF）技术。随着未来移动通信网络的发展，远程天线单元（Remote Antenna Units, RAUs）的电力供应问题变得尤为重要。传统电力线路存在易受自然灾害和电磁干扰影响的缺点，而光纤维电力传输技术因其轻便、抗腐蚀、抗电磁干扰等优势，成为一种有吸引力的替代方案。本研究的背景知识包括双包层光纤（Double-Clad Fiber, DCF）的应用、光伏功率转换器（Photovoltaic Power Converter, PPC）的设计，以及光纤维电力传输链路（PoF link）的优化。研究的目的是通过改进PoF链路设计和引入高性能PPC，实现单根光纤中同时传输超过40瓦的电力与光学数据信号，以满足未来移动通信网络中RAUs的电力需求。
研究流程
本研究主要包括以下几个步骤：
实验装置设计
研究团队设计了一套基于300米双包层光纤（DCF）的PoF实验装置。该装置包括下行链路（从中心办公室到RAU）和上行链路（从RAU到中心办公室）的数据信号传输，以及从中心办公室到RAU的电力传输。下行链路数据信号通过信号发生器生成，采用64-QAM调制和正交频分复用技术，载波频率为5.2 GHz。光学数据信号通过1550 nm波长的激光二极管生成，并经过铌酸锂调制器调制。上行链路数据信号则采用1545 nm波长的激光二极管生成。
PoF链路的优化
为了提高电力传输效率，研究团队改进了PoF链路设计，特别是引入了18端口的多模光纤束分束器（Tapered Fiber Bundle Divider, TFBD），以增加从DCF中提取的馈光功率。与之前使用的6端口TFBD相比，18端口TFBD将光功率传输效率从48.5%提高到了54.2%。
光伏功率转换器的引入
研究团队使用了一种定制的高性能光伏功率转换器（PPC），该PPC能够输入超过20瓦的馈光功率，并将光功率转换为电功率，转换效率超过50%。通过测量PPC的功率-电压（P-V）和电流-电压（I-V）特性曲线，研究团队验证了其在高功率输入下的稳定性和高效性。
电力与数据传输性能评估
研究团队测量了PoF链路的电力传输效率和数据传输性能。实验结果表明，通过改进的PoF链路设计和高性能PPC，成功实现了最高43.7瓦的电力传输，电力传输效率约为30%。同时，数据信号的传输性能通过误差向量幅度（EVM）进行评估，结果显示在150瓦PoF馈光条件下，下行和上行数据信号的EVM值分别保持在0.79%和0.83%，表明数据传输质量未受到电力传输的影响。
主要结果
1. 电力传输效率的提升
通过改进TFBD设计和引入高性能PPC，研究团队成功将PoF链路的电力传输效率从之前的水平提升到了30%，并实现了最高43.7瓦的电力传输。这一结果表明，PoF技术能够满足未来移动通信网络中RAUs的电力需求。
结论与意义
本研究通过改进PoF链路设计和高性能PPC的引入，成功实现了单根光纤中同时传输超过40瓦的电力与光学数据信号。这一成果不仅展示了PoF技术在未来移动通信网络中的应用潜力，还为电力与数据传输的集成提供了新的解决方案。本研究的科学价值在于其通过实验验证了PoF技术在高功率传输下的可行性和高效性，为相关领域的研究提供了重要的参考。此外，该技术的应用价值在于其能够简化移动通信网络的电力供应系统，降低设备安装和维护成本，并提高网络的可靠性和抗干扰能力。
研究亮点
1. 高功率电力传输
本研究实现了单根光纤中最高43.7瓦的电力传输，这是目前已知的最高电力传输记录。
高性能PPC的引入
定制的高性能PPC实现了超过50%的光电转换效率，为高功率电力传输提供了关键支持。
数据传输与电力传输的集成
研究验证了在单根光纤中同时传输电力与数据信号的可行性，为未来移动通信网络的发展提供了重要的技术支持。
其他有价值的内容
研究团队还讨论了进一步优化PoF链路和PPC的可能性，例如使用更高效率的高功率激光二极管和进一步增加TFBD的端口数量，以进一步提高电力传输效率。这些讨论为未来的研究提供了方向。