攻克光無線通信難題：解決光在手機和其他設備傳輸信息的過程

2020-08-02 博科園

科學家現在已經解決了光無線通信的一個主要難題：即光在手機和其他設備之間傳輸信息的過程。發光二極體（LED）發出的脈衝光，使其成為接收方設備可以理解的編碼消息。現在，日本科學家已經將這兩種選擇結合在一起，形成了長效和快速LED的理想組合，其研究成果發表在《應用物理快報》期刊上。

攻克光無線通信難題：解決光在手機和其他設備傳輸信息的過程

先進材料多學科研究所副教授小島和夫說：實現更快調製的一項關鍵技術是減小元器件尺寸。然而，這種策略造成了一個兩難境地：雖然較小的LED可以更快地進行調製，但它們的功率較低。另一個問題是可見光和紅外光學無線通信都可能有顯著的太陽幹擾。為了避免與可見光和紅外太陽光混淆，研究人員的目標是改進專門通過深紫外光進行通信的LED，這種深紫外光可以在沒有太陽幹擾的情況下被探測到。

攻克光無線通信難題：解決光在手機和其他設備傳輸信息的過程

深紫外光LED目前在工廠批量生產，深紫外光被用於殺菌過程以及日盲光無線通信，所以，它們使用起來既便宜又實用。研究人員在藍寶石模板上製作了深紫外光LED，藍寶石模板被認為是一種廉價的襯底，並測量了它們的傳輸速度。研究發現，在這種速度下，深紫外光LED比傳統LED更小，通信速度也更快。研究人員的目標是改進LED，這種LED專門通過人眼看不到的深紫外光進行通信。

攻克光無線通信難題：解決光在手機和其他設備傳輸信息的過程

這種速度背後的機制是許多微小LED，如何在一個深紫外光LED的中自組織，小型LED套裝在功率和速度兩方面都有幫助。研究人員希望在5G無線網絡中使用深紫外光LED，目前有許多技術正在測試中，以支持5G，Li-Fi，即光保真，是候選技術之一。Li-Fi的關鍵弱點是它對太陽能的依賴，研究人員希望，基於深紫外光LED的光無線技術可以彌補這個問題，為社會做出貢獻。

攻克光無線通信難題：解決光在手機和其他設備傳輸信息的過程

研究通過時間分辨電致發光(EL)和顯微成像實驗，研究了生長在AlN/藍寶石模板上的AlGaN深紫外光(DUV)發光二極體(LED)快速調製特性的來源，並展示了在房間照明和陽光直射下的Gbps級無線光通信(OWC)。該LED的頻率響應(F3dB)達到了184MHZ，考慮到LED的尺寸，這遠遠超出了預期。由於電致發光實驗觀察到了低電容(C)的自組織微型LED結構，解釋了AlGaN LED的高效率和快速調製特性的兼容性。

攻克光無線通信難題：解決光在手機和其他設備傳輸信息的過程

其新研究方法可以克服微LED調製速度快但功耗低的困境，因此，自組織微LED結構是實現實用化DUV OWCs的理想解決方案。

博科園｜研究/來自：東北大學

參考期刊《應用物理快報》

DOI: 10.1063/5.0013112

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