До 1,5 Гбіт/c: дослідники досягли рекордної швидкості передачі даних з допомогою УФ-світлодіодів

Німецькі дослідники з берлінського Інституту Фердінанда Брауна (FBH) досягли рекордної швидкості передачі даних з допомогою нових світлодіодів дальнього УФ-діапазону. 

Розроблені дослідниками УФ-світлодіоди встановили рекорд бездротового оптичного зв’язку на довжинах хвиль нижче 235 нм. Ця технологія має суттєву перевагу у підтримці зв’язку на відкритому повітрі, оскільки сонячне світло практично не створює фонових перешкод у цьому спектрі. 

Це дозволяє технології забезпечувати надійний оптичний зв’язок на відкритому повітрі й доповнювати радіозв’язок там, де він досягає меж власних можливостей. Автономний транспорт, дрони, промислове обладнання, робототехніка та системи цивільного захисту залежать від надійних бездротових каналів зв’язку. Водночас все більше систем конкурують за обмежені частотні діапазони. Тому оптичний зв’язок може ефективно доповнювати радіочастотний.

Однак системи, які використовують видиме або інфрачервоне світло, стикаються з серйозною проблемою на відкритому просторі, оскільки Сонце також випромінює на цих довжинах хвиль. Сонячне випромінювання може створювати перешкоди для оптичних сигналів й ускладнювати передачу даних. Через це подібні системи часто вимагають точного юстування лазерних променів.

УФ-випромінювання типу UVC має ключову перевагу. На довжинах хвиль нижче 280 нм практично ніяке сонячне випромінювання не досягає поверхні Землі, оскільки поглинається у верхніх шарах атмосфери. Оптичний бездротовий зв’язок з використанням UVC-випромінювання захищений від фонових перешкод, створюваних Сонцем. 

У власних експериментах дослідники використали дальнє УФ-світло з довжиною хвилі нижче 235 нм. Це випромінювання значною мірою поглинається верхніми шарами шкіри та проникає у живі тканини не так глибоко, як УФ-випромінювання на більших довжинах хвиль. Тому воно вважається безпечним для здоров’я людини й придатне для використання у безпосередній близькості до людей. 

Для цього дослідники розділили випромінювальну поверхню світлодіодів на велику кількість менших ділянок. Ділянки з меншою площею зменшують місткість переходу та збільшують щільність струму. Це дозволяє світлодіодам досягати вищої смуги модуляції порівняно з пристроями з більшими випромінювальними площами.

Дослідники з Університету Стратклайда та Кембридзького університету використали ці світлодіоди для створення та тестування оптичної бездротової системи зв’язку. За прямої видимості між передавачем та приймачем система передавала дані на відстань 30 см зі швидкістю 1,5 Гбіт/c. Вимірювання проводились за природного кімнатного освітлення й зафіксували рекордну швидкість передачі даних на таких коротких довжинах хвиль. 

Результати дослідження опубліковані на IEEE Xplore

Джерело: TechXplore