O uso de luz ultravioleta profunda para avançar no desenvolvimento das comunicações

O uso de luz ultravioleta profunda para comunicação óptica sem fio é muito atraente: a luz ultravioleta profunda é invisível e, portanto, muito segura; A atmosfera tem um forte efeito de filtragem, portanto o ruído de fundo da fonte de luz é muito baixo. A absorção da luz ultravioleta profunda não é tão severa quanto a luz infravermelha, ajudando a estender a distância de transmissão.

Impulsionado por essas vantagens, tem havido um forte interesse na comunicação ultravioleta profunda nas últimas décadas. Até recentemente, os avanços nos transmissores e detectores impulsionaram o desenvolvimento de sistemas de comunicação ultravioleta profundo offline e agora, de acordo com uma equipa na China, levaram a tecnologia para uma nova era com o seu primeiro sistema de comunicação a operar no espectro ultravioleta profundo, oferecendo vários serviços a todos os usuários.

A equipe da Universidade de Correios e Telecomunicações de Nanjing e da Tecnologia de Optoeletrônica Monolítica de Chip de Iluminação de Suzhou propôs, fabricou e avaliou um sistema de comunicação óptica full-duplex cego ao sol. O sistema usa LEDs de 275 nm como fontes de luz. O estudo demonstra comunicação de vídeo em tempo real sob luz solar e estabelece uma rede de comunicação ultravioleta profunda com módulos sem fio integrados para fornecer acesso aos usuários em uma área de 46 m².

Wang Yongjin, porta-voz da equipe de pesquisa da Universidade de Correios e Telecomunicações de Nanjing e da Suzhou Liangxin Photoelectric Technology Co., LTD., disse que um dos destaques da pesquisa é a transmissão sem ruído solar a uma velocidade de 10 Mbit/s. sob a luz solar. Outro destaque, descreve ele, é o uso de TCP/IP, que fornece um pré-requisito para a rede. Yongjin Wang e seus colegas têm experiência em tecnologia LED ultravioleta profunda, tendo desenvolvido um LED ultravioleta profundo vertical baseado em AlGaN com um comprimento de onda de luz de 272 nm em 2022. No entanto, neste último estudo, eles usaram dispositivos comerciais para construir três unidades transmissoras, cada um com quatro LED.

△ Estrutura de redes ultravioletas profundas

De acordo com Wang Yongjin, “Este projeto aumenta muito a potência da luz transmitida do transmissor, melhorando assim a distância de transmissão ponto a ponto entre os dois transceptores ultravioleta profundos”.

Os leds ultravioleta profundos usados ​​pela equipe de pesquisa usam uma estrutura de filme fino flip-chip para reduzir a tensão direta e aumentar a taxa de extração de luz, e esses leds são conectados a almofadas em uma placa de circuito impresso. A unidade transmissora consiste em quatro leds em série com tensão de acionamento de 24 V e potência de saída de 34 mW. O comprimento de onda de emissão principal é de 275 nm, e a meia largura associada a este pico é de apenas 10 nm.

Para transmitir dados, um sinal lógico transistor-transistor modulado por um modem on-and-off é usado no LED UV profundo. A detecção do sinal transmitido é realizada pelo fotodiodo de avalanche Hamamatsu S14124-20. Em 266 nm, a eficiência quântica é de 87%.

Yongjin Wang e seus colegas determinaram que a taxa máxima de transmissão deste sistema de comunicação full-duplex em tempo real é de 10 Mbit/s. Quando alcançaram essa taxa de transmissão em um experimento cego ao sol em uma varanda ao ar livre a uma altitude de 82 m, determinaram que as taxas de perda de pacotes bidirecionais eram de 1,28% e 1,58%, respectivamente.

O próximo objetivo da equipe de pesquisa é resolver outro grande problema na comunicação ultravioleta profunda: combinar alta velocidade e longa distância. "Em nosso trabalho futuro, o tubo fotomultiplicador atuará como o principal dispositivo receptor para aumentar significativamente a distância de transmissão", disse Wang Yongjin. outra questão que pretendem abordar são as dificuldades de alinhamento associadas às comunicações móveis ópticas sem fios. Segundo Wang Yongjin, uma função de alinhamento automático será introduzida para melhorar a praticabilidade do sistema. a terceira direção de pesquisa dos engenheiros é combinar sua tecnologia com outros sistemas de comunicação, como a tecnologia de comunicação subaquática de luz azul. Desta forma, a equipa de investigação pode construir uma rede de comunicação espaço-ar-mar.

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