До 1,5 Гбит/с: исследователи достигли рекордной скорости передачи данных с помощью УФ-светодиодов

Немецкие исследователи из берлинского Института Фердинанда Брауна (FBH) достигли рекордной скорости передачи данных с помощью новых светодиодов дальнего УФ-диапазона.

Разработанные исследователями УФ-светодиоды установили рекорд беспроводной оптической связи на длинах волн ниже 235 нм. Эта технология обладает существенным преимуществом при поддержании связи на открытом воздухе, поскольку солнечный свет практически не создает фоновых помех в этом спектре.

Это позволяет данной технологии обеспечивать надёжную оптическую связь на открытом воздухе и дополнять радиосвязь там, где она достигает пределов своих возможностей. Автономный транспорт, дроны, промышленное оборудование, робототехника и системы гражданской защиты зависят от надёжных беспроводных каналов связи. В то же время всё больше систем соревнуются за ограниченные частотные диапазоны. Поэтому оптическая связь может эффективно дополнять радиочастотную.

Однако системы, использующие видимый или инфракрасный свет, сталкиваются с серьезной проблемой на открытом пространстве, поскольку Солнце также излучает на этих длинах волн. Солнечное излучение может создавать помехи для оптических сигналов и затруднять передачу данных. Из-за этого подобные системы часто требуют точной настройки лазерных лучей.

УФ-излучение типа УФ-С обладает ключевым преимуществом. На длинах волн ниже 280 нм практически никакое солнечное излучение не достигает поверхности Земли, поскольку поглощается в верхних слоях атмосферы. Оптическая беспроводная связь с использованием UVC-излучения защищена от фоновых помех, создаваемых Солнцем. 

В своих экспериментах исследователи использовали дальнее УФ-излучение с длиной волны ниже 235 нм. Это излучение в значительной степени поглощается верхними слоями кожи и проникает в живые ткани не так глубоко, как УФ-излучение с большими длинами волн. Поэтому оно считается безопасным для здоровья человека и подходит для использования в непосредственной близости от людей.

Для этого исследователи разделили излучающую поверхность светодиодов на большое количество более мелких участков. Участки с меньшей площадью уменьшают емкость перехода и увеличивают плотность тока. Это позволяет светодиодам достигать более высокой полосы модуляции по сравнению с устройствами с большими излучающими площадями.

Исследователи из Университета Стратклайда и Кембриджского университета использовали эти светодиоды для создания и тестирования оптической беспроводной системы связи. При прямой видимости между передатчиком и приемником система передавала данные на расстояние 30 см со скоростью 1,5 Гбит/с. Измерения проводились при естественном комнатном освещении и позволили зафиксировать рекордную скорость передачи данных на таких коротких длинах волн.

Результаты исследования опубликованы на IEEE Xplore

Источник: TechXplore