En kombineret optisk sender og modtager

Forskere ved Linköpings Universitet, sammen med kolleger i Kina, har udviklet en lillebitte enhed, der både er en optisk sender og en modtager. "Dette er meget vigtigt for miniaturisering af optoelektroniske systemer, " siger LiU-professor Feng Gao.

Chunxiong Bao, postdoc ved Linköpings Universitet, indtaste en sætning på en computerskærm, og den samme sætning vises straks på den tilstødende skærm, optisk overført fra en diode til en anden. Dioden er lavet af perovskit, en af ​​en stor familie af materialer defineret af deres specielle krystalstruktur.

Perovskiter består af metal og halogen og har vist sig at være alsidige halvledere, der er nemme og billige at fremstille. De har også den nyttige egenskab at både detektere og udsende lys. Forskere ved Linköpings Universitet, sammen med kolleger i Kina, har nu udviklet en diode, der kan rettes i to retninger:den kan modtage optiske signaler, og den kan lige så nemt sende dem. Det betyder, at tekst og billeder trådløst kan overføres fra den ene enhed til den anden og tilbage igen, ved at bruge to identiske enheder. Og så hurtigt, at vi oplever, at det sker i realtid.

I efteråret 2018 Chunxiong Bao opdagede den korrekte perovskit til at bygge en fotodetektor, der viser højere ydeevne og længere levetid, og beskrev dette i en artikel i Avancerede materialer . Udviklingen af ​​lysemitterende dioder fra perovskiter har også gjort hurtige fremskridt. Weidong Xu, postdoc ved Linköpings Universitet, udviklede en perovskite lysemitterende diode med en effektivitet på 21% sidste år, som er blandt de bedste i verden, og publicerede resultaterne i Naturfotonik . Det, forskerne nu har opnået, er at udvikle en perovskit, der består af en lysemitterende diode, og som samtidig er en fremragende fotodetektor.

Al optisk kommunikation kræver hurtige og pålidelige fotodetektorer - enheder, der fanger lys og konverterer det til et elektrisk signal. Nuværende optiske kommunikationssystemer bruger fotodetektorer lavet af materialer som silicium og indium galliumarsenid. Disse er, imidlertid, dyre, og de kan ikke bruges i applikationer, der kræver lav vægt, fleksibilitet, eller store overflader.

"For at demonstrere potentialet i vores diode med dobbelt funktion, vi har bygget en monolitisk sensor, der registrerer hjerteslag i realtid, og en optisk, tovejskommunikationssystem, " siger Chunxiong Bao, forsker i afdelingen for biomolekylær og organisk elektronik.

Denne lille enhed, der både kan modtage og transmittere optiske signaler, giver en unik mulighed for at forenkle og formindske funktionaliteten af ​​de nuværende optiske systemer, især i betragtning af, at den også kan integreres med traditionelle elektroniske kredsløb.

"Vi har formået at integrere optisk signaltransmission og -modtagelse i ét kredsløb, noget der gør det muligt at transmittere optiske signaler i begge retninger mellem to identiske kredsløb. Dette er værdifuldt inden for miniaturiseret og integreret optoelektronik, " siger Feng Gao, professor og forskningsleder ved afdelingen for biomolekylær og organisk elektronik.

Resultaterne er offentliggjort i Naturelektronik .