L’uso della luce ultravioletta profonda per promuovere lo sviluppo delle comunicazioni

L'uso della luce ultravioletta profonda per la comunicazione ottica senza fili è molto interessante: la luce ultravioletta profonda è invisibile e quindi molto sicura; L'atmosfera ha un forte effetto filtrante, quindi il rumore di fondo della sorgente luminosa è molto basso. L'assorbimento della luce ultravioletta profonda non è così intenso come quello della luce infrarossa, contribuendo ad estendere la distanza di trasmissione.

Spinto da questi vantaggi, negli ultimi decenni c’è stato un forte interesse per la comunicazione nell’ultravioletto profondo. Fino a poco tempo fa, i progressi nei trasmettitori e nei rilevatori hanno favorito lo sviluppo di sistemi di comunicazione offline nell'ultravioletto profondo e ora, secondo un team cinese, hanno portato la tecnologia in una nuova era con il loro primo sistema di comunicazione operante nello spettro dell'ultravioletto profondo. offrire molteplici servizi a tutti gli utenti.

Il team dell'Università delle Poste e delle Telecomunicazioni di Nanchino e della tecnologia optoelettronica monolitica del chip di illuminazione di Suzhou ha proposto, prodotto e valutato un sistema di comunicazione ottica full-duplex con protezione solare. Il sistema utilizza come sorgenti luminose led da 275 nm. Lo studio dimostra la comunicazione video in tempo reale alla luce del sole e stabilisce una rete di comunicazione ultravioletta profonda con moduli wireless integrati per fornire accesso agli utenti in un'area di 46 m².

Wang Yongjin, portavoce del gruppo di ricerca dell'Università delle Poste e delle Telecomunicazioni di Nanchino e della Suzhou Liangxin Photoelectric Technology Co., LTD., ha affermato che uno dei punti salienti della ricerca è la trasmissione senza rumore solare ad una velocità di 10 Mbit/s sotto la luce del sole. Un altro punto forte, spiega, è l'utilizzo di TCP/IP, che costituisce un prerequisito per il collegamento in rete. Yongjin Wang e i suoi colleghi hanno esperienza nella tecnologia LED ultravioletto profondo, avendo sviluppato nel 2022 un LED ultravioletto profondo verticale basato su AlGaN con una lunghezza d'onda della luce di 272 nm. Tuttavia, in questo ultimo studio, hanno utilizzato dispositivi commerciali per costruire tre unità trasmittenti, ciascuno con quattro LED.

△ Struttura delle reti ultraviolette profonde

Secondo Wang Yongjin, "Questo design aumenta notevolmente la potenza della luce trasmessa dal trasmettitore, migliorando così la distanza di trasmissione punto a punto tra i due ricetrasmettitori ultravioletti profondi".

I LED ultravioletti utilizzati dal gruppo di ricerca utilizzano una struttura flip-chip a film sottile per ridurre la tensione diretta e aumentare la velocità di estrazione della luce, e questi LED sono collegati ai pad su un circuito stampato. L'unità trasmittente è composta da quattro led in serie con una tensione di pilotaggio di 24 V e una potenza di uscita di 34 mW. La lunghezza d'onda dell'emissione principale è di 275 nm e la semilarghezza associata a questo picco è di soli 10 nm.

Per trasmettere i dati, sul LED UV profondo viene utilizzato un segnale logico transistor-transistor modulato da un modem on-off. Il rilevamento del segnale trasmesso è ottenuto dal fotodiodo da valanga Hamamatsu S14124-20. A 266 nm, l’efficienza quantistica è dell’87%.

Yongjin Wang e i suoi colleghi hanno stabilito che la velocità di trasmissione massima di questo sistema di comunicazione full-duplex in tempo reale è di 10 Mbit/s. Quando hanno raggiunto questa velocità di trasmissione in un esperimento con protezione solare su un balcone all'aperto a 82 m di altitudine, hanno stabilito che i tassi di perdita di pacchetti bidirezionali erano rispettivamente dell'1,28% e dell'1,58%.

Il prossimo obiettivo del gruppo di ricerca è risolvere un altro grosso problema nella comunicazione nell'ultravioletto profondo: combinare l'alta velocità e la lunga distanza. "Nel nostro lavoro futuro, il tubo fotomoltiplicatore fungerà da dispositivo di ricezione principale per aumentare notevolmente la distanza di trasmissione", ha affermato Wang Yongjin. un altro problema che intendono affrontare riguarda le difficoltà di allineamento associate alle comunicazioni wireless ottiche mobili. Secondo Wang Yongjin, verrà introdotta una funzione di allineamento automatico per migliorare la praticabilità del sistema. La terza direzione di ricerca degli ingegneri è combinare la loro tecnologia con altri sistemi di comunicazione, come la tecnologia di comunicazione subacquea a luce blu. In questo modo, il gruppo di ricerca può costruire una rete di comunicazione spazio-aria-mare.

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