Militära och civila myndigheter kan dra nytta av säkra optiska kommunikationssystem som använder ljus för att transportera meddelanden mellan fordon i rörelse. Forskare vid KAUST har nu visat snabb dataöverföring med ultraviolett-B (UV-B) ljus, vilket ger många fördelar framför synligt ljus.
Optiska kommunikationssystem som använder synliga lasrar och lysdioder (LED) lider av störningar på grund av de höga nivåerna av synligt ljus i solljus. Vad mer, sändaren och mottagaren måste justeras mycket exakt, vilket är mycket svårt för fordon i rörelse.
"Noggrann strålinriktning för punkt-till-punkt (eller siktlinje) optisk kommunikation är utmanande-små rörelser på bara några millimeter kan bryta kommunikationslänken, "säger doktoranden Xiaobin Sun som arbetade med projektet med professorerna Boon Ooi och Slim Alouini, tillsammans med andra kollegor vid KAUST och Chinese Academy of Sciences i Peking. "Detta problem motiverar oss att leta efter ett kommunikationssystem som inte är siktfritt."
Det är här UV-B blir användbart. UV-B från solen absorberas mestadels av ozon i den övre atmosfären, så det stör inte kommunikationen. Också, UV-B sprids i olika riktningar av aerosoler och vanliga molekyler, vilket betyder att signalen sprider sig från källan för att täcka ett brett område och exakt inriktning av strålen krävs inte.
Sol, Ooi, Alouini och medarbetare utvecklar högpresterande UV-LED-källor och mycket känsliga detektorer som tar emot UV-signaler snabbt och exakt. I deras senaste arbete, de använde en LED för att skicka pulserade UV-B-signaler till en sensor bestående av två antireflekterande linser som samlar in och fokuserar UV-B-ljuset till en fotodetektor. Teamet observerade stark kraftöverföring även när vinkeln mellan källa och detektor ökades upp till 12 grader, visar att direkt siktlinje inte krävdes. Dessutom, systemet överförde data med en rekordhastighet på 71 megabit per sekund (Mbps).
"Andra grupper har använt olika typer av UV -källor för att överföra relativt långsamma NLOS -signaler för kommunikation, "säger Ooi." Vi är de första som uppnår flera tiotals Mbps-överföring med UV-B-lysdioder. "
Nu när de har bevisat sitt koncept i ett lågeffektsystem, laget planerar att öka den optiska effekten och känsligheten tills de uppnår långväga icke-siktfria UV-kommunikationer med höga dataöverföringshastigheter.
"Dessa tvärvetenskapliga samarbetsinsatser mellan grupperna för fotonik och kommunikationsteori vid KAUST banar väg mot nästa gräns för optiska trådlösa kommunikationssystem, säger Alouini.
