Новая многоканальная система связи в видимом свете использует один оптический путь
Исследователи продемонстрировали новую систему связи с видимым светом, которая использует один оптический путь для создания многоканальной линии связи по воздуху. Этот подход можно использовать в качестве резервного канала связи или для подключения устройств Интернета вещей. Исследователи описывают свой новый подход в журнале Optics Letters. Он основан на устройствах, называемых III-нитридными диодами с множественными квантовыми ямами (MQW), которые могут одновременно излучать и обнаруживать свет.
Исследователи создали многоканальную систему связи с использованием единого оптического пути. Он содержит синие излучающие нитридные диоды MQW III, расположенные между двумя зелеными диодами на одном оптическом пути. Покрытие на каждом диодном чипе блокировало синий свет, пропуская зеленый свет, создавая отдельные оптические пути для зеленого и синего. T: передатчик, R: приемник, PRBS: псевдослучайная последовательность битов. Фото: Юнджин Ван, Нанкинский университет почты и телекоммуникаций
Исследователи продемонстрировали новую систему связи с видимым светом, которая использует один оптический путь для создания многоканальной линии связи по воздуху. Этот подход можно использовать в качестве резервного канала связи или для подключения устройств Интернета вещей.
«Сегодняшние системы оптической связи в свободном пространстве обычно используют два отдельных канала с отдельными оптическими путями для создания двух каналов», — сказал руководитель исследовательской группы Юнджин Ван из Нанкинского университета почты и телекоммуникаций в Китае. «Этот новый режим связи может сэкономить половину пространства канала, затрат и энергии за счет использования одного канала».
Исследователи описывают свой новый подход в журнале Optics Letters. Он основан на устройствах, называемых III-нитридными диодами с множественными квантовыми ямами (MQW), которые могут одновременно излучать и обнаруживать свет.
«Эта технология может позволить интегрировать функции связи на основе света в микросхему, что также можно использовать для уменьшения размера печатных плат, делая их более дешевыми и портативными», — сказал Ван. «В конечном итоге мы хотели бы разработать фотонный процессор на основе этого режима связи».
Отмена перекрестных помех
Нитридные диоды MQW III представляют собой устройства на основе микросхем, которые имеют область перекрытия между длинами волн, которые они излучают и обнаруживают. Это позволяет использовать их одновременно как передатчик и приемник в системе беспроводной связи на основе света. Эти диоды также обладают различными функциями излучения, передачи, модуляции и обнаружения, что делает их полезными для этого приложения.
В новой работе исследователи использовали синие и зеленые нитридные диоды MQW III для создания одноканальной системы связи, которая может передавать и получать информацию более чем по одному каналу. Это потребовало выяснить, как предотвратить возникновение перекрестных помех между различными оптическими сигналами.
Они добились этого, спроектировав установку с двумя синими нитридными диодами MQW III, расположенными между двумя зелеными диодами на одном оптическом пути. Каждый диодный чип был покрыт покрытием с распределенным брэгговским отражением (DBR), которое блокировало синий свет, но пропускало зеленый свет. Это создало зеленый оптический путь с одним зеленым диодом, выступающим в роли передатчика, и одним в качестве приемника, в то время как синий свет оставался между парой передатчика и приемника с синим диодом.
Демонстрация двух каналов
Чтобы протестировать систему, исследователи выполнили различные типы оптических характеристик. Например, они показали, что когда синий диод работал как передатчик, световое излучение увеличивалось по мере увеличения тока инжекции с 10 мА до 30 мА, преобразуя энергию и информацию из электрической области в оптическую. Они также продемонстрировали, что спектры излучения и обнаружения чипа синего света перекрываются примерно на 37 нм, подтверждая одновременное излучение и обнаружение. В целом эти испытания подтвердили, что полнодуплексный оптический канал связи с одним оптическим трактом может быть стабильно сформирован с использованием двух пар нитридных диодов MQW III, обеспечивающих скорость передачи данных 100 бит в секунду.
«Благодаря этому новому способу связи мы продемонстрировали экономию пространства и стоимости каналов, а также высокую степень интеграции связи, — сказал Ван. — Это имеет большое значение для миниатюризации и интеграции фотонных чипов в будущем».
В настоящее время исследователи работают над тем, чтобы лучше понять свойства одновременного излучения и обнаружения нитридных диодов MQW III, чтобы сделать оптоэлектронные чипы еще более интегрированными и многофункциональными. Они также работают над улучшением возможностей обнаружения новой системы связи.
