Højhastighedskommunikationssystemer baseret på ultraviolet stråling

Militære og civile myndigheder kunne drage fordel af sikre optiske kommunikationssystemer, der bruger lys til at transportere beskeder mellem køretøjer i bevægelse. Forskere ved KAUST har nu demonstreret hurtig dataoverførsel ved hjælp af ultraviolet-B (UV-B) lys, hvilket giver mange fordele frem for synligt lys.

Optiske kommunikationssystemer, der bruger synlige lasere og lysemitterende dioder (LED'er), lider af interferens på grund af de høje niveauer af synligt lys i sollys. Hvad mere er, sender og modtager skal justeres meget præcist, hvilket er meget svært for køretøjer på farten.

"Nøjagtig strålejustering for punkt-til-punkt (eller synsfelt) optisk kommunikation er udfordrende-små bevægelser på kun få millimeter kan bryde kommunikationsforbindelsen, "siger ph.d. -studerende Xiaobin Sun, der arbejdede på projektet med professorerne Boon Ooi og Slim Alouini, sammen med andre kolleger på KAUST og det kinesiske videnskabsakademi i Beijing. "Dette problem motiverer os til at lede efter et kommunikationssystem, der ikke er synligt."

Det er her UV-B bliver nyttig. UV-B fra solen absorberes for det meste af ozon i den øvre atmosfære, så det forstyrrer ikke kommunikationen. Også, UV-B bliver spredt i forskellige retninger af aerosoler og almindelige molekyler, hvilket betyder, at signalet breder sig fra kilden for at dække et bredt område, og nøjagtig justering af strålen er ikke påkrævet.

Sol, Ooi, Alouini og kolleger udvikler højtydende UV-LED-kilder og meget følsomme detektorer, der modtager UV-signaler hurtigt og præcist. I deres seneste arbejde, de brugte en LED til at sende pulserende UV-B-signaler til en sensor omfattende to antireflekterende linser, der samler og fokuserer UV-B-lyset ind i en fotodetektor. Holdet observerede stærk kraftoverførsel, selv når vinklen mellem kilde og detektor blev øget til 12 grader, viser, at direkte synsfelt ikke var påkrævet. I øvrigt, systemet overførte data med en rekordhastighed på 71 megabit i sekundet (Mbps).

"Andre grupper har brugt forskellige typer UV -kilder til at transmittere relativt langsomme NLOS -signaler til kommunikation, "siger Ooi." Vi er de første til at opnå flere titalls Mbps-transmission ved hjælp af UV-B LED'er. "

Nu hvor de har bevist deres koncept i et system med lav effekt, teamet planlægger at øge den optiske effekt og følsomhed, indtil de opnår langdistance-ikke-synlig UV-kommunikation med høje dataoverførselshastigheder.

"Denne tværfaglige samarbejdsindsats mellem fotonik- og kommunikationsteorigrupperne på KAUST baner vejen mod den næste grænse for optiske trådløse kommunikationssystemer, «siger Alouini.