L’utilisation de la lumière ultraviolette profonde pour faire progresser le développement des communications

L’utilisation de la lumière ultraviolette profonde pour la communication optique sans fil est très intéressante : la lumière ultraviolette profonde est invisible et donc très sûre ; L'atmosphère a un fort effet filtrant, de sorte que le bruit de fond de la source lumineuse est très faible. L'absorption de la lumière ultraviolette profonde n'est pas aussi sévère que la lumière infrarouge, ce qui contribue à étendre la distance de transmission.

En raison de ces avantages, la communication dans l’ultraviolet profond a suscité un vif intérêt au cours des dernières décennies. Jusqu'à récemment, les progrès des émetteurs et des détecteurs ont propulsé le développement de systèmes de communication hors ligne dans l'ultraviolet profond. Aujourd'hui, selon une équipe chinoise, ils ont propulsé la technologie dans une nouvelle ère avec leur premier système de communication fonctionnant dans le spectre ultraviolet profond. offrant de multiples services à tous les utilisateurs.

L'équipe de l'Université des postes et télécommunications de Nanjing et de la technologie optoélectronique monolithique des puces d'éclairage de Suzhou a proposé, fabriqué et évalué un système de communication optique duplex intégral avec protection solaire. Le système utilise des LED de 275 nm comme sources lumineuses. L'étude démontre une communication vidéo en temps réel sous la lumière du soleil et établit un réseau de communication ultraviolet profond avec des modules sans fil intégrés pour donner accès aux utilisateurs dans une zone de 46 m.².

Wang Yongjin, porte-parole de l'équipe de recherche de l'Université des postes et télécommunications de Nanjing et de Suzhou Liangxin Photoelectric Technology Co., LTD., a déclaré que l'un des points forts de la recherche était la transmission sans bruit solaire à une vitesse de 10 Mbit/s. sous le soleil. Un autre point fort, décrit-il, est l'utilisation de TCP/IP, qui constitue une condition préalable à la mise en réseau. Yongjin Wang et ses collègues possèdent une expertise dans la technologie des LED ultraviolettes profondes, ayant développé une LED verticale ultraviolette profonde basée sur AlGaN avec une longueur d'onde lumineuse de 272 nm en 2022. Cependant, dans cette dernière étude, ils ont utilisé des appareils commerciaux pour construire trois unités émettrices, chacun avec quatre LED.

△ Structure des réseaux ultraviolets profonds

Selon Wang Yongjin, "Cette conception augmente considérablement la puissance lumineuse transmise de l'émetteur, améliorant ainsi la distance de transmission point à point entre les deux émetteurs-récepteurs ultraviolets profonds."

Les LED ultraviolettes profondes utilisées par l'équipe de recherche utilisent une structure à couche mince pour réduire la tension directe et augmenter le taux d'extraction de la lumière, et ces LED sont connectées à des plots sur une carte de circuit imprimé. L'unité émettrice se compose de quatre LED en série avec une tension de commande de 24 V et une puissance de sortie de 34 mW. La longueur d'onde d'émission principale est de 275 nm, et la demi-largeur associée à ce pic n'est que de 10 nm.

Pour transmettre les données, un signal logique transistor-transistor modulé par un modem marche/arrêt est utilisé sur la LED UV profonde. La détection du signal transmis est réalisée par la photodiode à avalanche Hamamatsu S14124-20. À 266 nm, l'efficacité quantique est de 87 %.

Yongjin Wang et ses collègues ont déterminé que le débit de transmission maximum de ce système de communication full-duplex en temps réel est de 10 Mbit/s. Lorsqu'ils ont atteint ce taux de transmission lors d'une expérience de protection solaire sur un balcon en plein air à une altitude de 82 m, ils ont déterminé que les taux de perte de paquets bidirectionnels étaient respectivement de 1,28 % et 1,58 %.

Le prochain objectif de l’équipe de recherche est de résoudre un autre problème majeur de la communication dans l’ultraviolet profond : combiner haute vitesse et longue distance. "Dans nos futurs travaux, le tube photomultiplicateur agira comme dispositif de réception central pour augmenter considérablement la distance de transmission", a déclaré Wang Yongjin. Un autre problème qu'ils envisagent de résoudre concerne les difficultés d'alignement associées aux communications optiques sans fil mobiles. Selon Wang Yongjin, une fonction d'alignement automatique sera introduite pour améliorer la praticabilité du système. La troisième direction de recherche des ingénieurs consiste à combiner leur technologie avec d'autres systèmes de communication, tels que la technologie de communication sous-marine à lumière bleue. De cette manière, l’équipe de recherche peut construire un réseau de communication espace-air-mer.

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