Nyt multi-kanals synligt lys-kommunikationssystem bruger en enkelt optisk vej

Forskere har demonstreret et nyt kommunikationssystem til synligt lys, der bruger en enkelt optisk vej til at skabe en multi-kanal kommunikationsforbindelse over luften. Denne tilgang kunne bruges som et backup-kommunikationslink eller til at forbinde Internet of Things-enheder.

"Dagens optiske kommunikationssystemer til frirum bruger typisk to separate links med separate optiske stier til at etablere to kanaler," sagde leder af forskningsteamet Yongjin Wang fra Nanjing University of Posts and Telecommunications i Kina. "Denne nye kommunikationstilstand kan spare halvdelen af ​​kanalplads, omkostninger og strøm ved at bruge et enkelt link."

Forskerne beskriver deres nye tilgang i tidsskriftet Optics Letters . Den er baseret på enheder kaldet multiple quantum well (MQW) III-nitriddioder, der kan udsende og detektere lys på samme tid.

"Denne teknik kan gøre det muligt at integrere lysbaserede kommunikationsfunktioner på en chip, som også kan bruges til at reducere størrelsen af ​​printkort, hvilket gør dem billigere og mere bærbare," sagde Wang. "Til sidst vil vi gerne udvikle en fotonisk CPU baseret på denne kommunikationstilstand."

Annullerer krydstale

MQW III-nitriddioder er chip-baserede enheder, der har et overlappende område mellem de bølgelængder, de udsender og detekterer. Dette gør, at de kan bruges samtidigt som både sender og modtager i et trådløst lysbaseret kommunikationssystem. Disse dioder har også en række lysemissions-, transmissions-, modulerings- og detektionsfunktioner, der gør dem nyttige til denne applikation.

I det nye arbejde brugte forskerne blå og grønne emitterende MQW III-nitriddioder til at skabe et enkelt-link kommunikationssystem, der kan transmittere og modtage information på mere end én kanal. Dette krævede at finde ud af, hvordan man stopper krydstale i at forekomme mellem de forskellige optiske signaler.

De opnåede dette ved at designe et setup med to blå emitterende MQW III-nitriddioder placeret mellem to grønne dioder i en enkelt optisk vej. Hver diodechip var belagt med en distribueret Bragg-reflektion (DBR) belægning, der blokerede blåt lys, mens det lod det grønne lys slippe igennem. Dette skabte en grøn optisk vej med en grøn diode, der fungerede som en sender og en som en modtager, mens det blå lys forblev mellem det blå diode sender/modtager-par.

Demonstrer to kanaler

For at teste systemet udførte forskerne forskellige typer optiske karakteriseringer. For eksempel viste de, at når den blå diode fungerede som en sender, steg lysemissionen, da injektionsstrømmen steg fra 10 mA til 30 mA, hvilket omdanner energien og informationen fra det elektriske til det optiske domæne. De demonstrerede også, at emissions- og detektionsspektrene for den blå lyschip overlappede med omkring 37 nm, hvilket bekræfter samtidig emission og detektion. Samlet set bekræftede disse test, at en enkelt-optisk vej fuld-dupleks optisk kommunikationsforbindelse stabilt kunne dannes ved hjælp af to par MQW III-nitriddioder, der leverer en datahastighed på 100 bits pr. sekund.

"Gennem denne nye kommunikationstilstand viste vi besparelsen af ​​kanalplads og omkostninger og den høje integration af kommunikation," sagde Wang "Dette er af stor betydning for miniaturisering og integration af fotoniske chips i fremtiden."

Forskerne arbejder nu på bedre at forstå de samtidige emissions- og detektionsegenskaber af MQW III-nitriddioder for at lave optoelektroniske chips, der er endnu mere integrerede og multifunktionelle. De arbejder også på at forbedre det nye kommunikationssystems detektionsmuligheder. + Udforsk yderligere

En metasurface-baseret lys-til-mikrobølge-sender til hybrid trådløs kommunikation