Militaire en civiele autoriteiten zouden kunnen profiteren van veilige optische communicatiesystemen die licht gebruiken om berichten tussen bewegende voertuigen te vervoeren. Onderzoekers van KAUST hebben nu snelle gegevensoverdracht aangetoond met behulp van ultraviolet-B (UV-B) licht, wat veel voordelen biedt ten opzichte van zichtbaar licht.

Optische communicatiesystemen die gebruik maken van zichtbare lasers en lichtemitterende diodes (LED's) hebben last van interferentie vanwege de hoge niveaus van zichtbaar licht in zonlicht. Bovendien, de zender en ontvanger moeten zeer nauwkeurig worden uitgelijnd, wat erg moeilijk is voor rijdende voertuigen.

"Nauwkeurige bundeluitlijning voor optische communicatie van punt tot punt (of zichtlijn) is een uitdaging - kleine bewegingen van slechts enkele millimeters kunnen de communicatieverbinding verbreken, ", zegt promovendus Xiaobin Sun die aan het project werkte met professoren Boon Ooi en Slim Alouini, samen met andere medewerkers van KAUST en de Chinese Academie van Wetenschappen in Peking. "Dit probleem motiveert ons om op zoek te gaan naar een niet-line-of-sight communicatiesysteem."

Dit is waar UV-B nuttig wordt. UV-B van de zon wordt grotendeels geabsorbeerd door ozon in de bovenste atmosfeer, zodat het de communicatie niet verstoort. Ook, UV-B wordt in verschillende richtingen verspreid door aerosolen en gewone moleculen, wat betekent dat het signaal zich vanaf de bron verspreidt om een ​​groot gebied te bestrijken en dat nauwkeurige uitlijning van de straal niet vereist is.

Zon, Oei, Alouini en collega's ontwikkelen hoogwaardige UV-LED-bronnen en zeer gevoelige detectoren die UV-signalen snel en nauwkeurig ontvangen. In hun laatste werk, ze gebruikten een LED om gepulseerde UV-B-signalen naar een sensor te sturen die bestaat uit twee antireflecterende lenzen die het UV-B-licht verzamelen en in een fotodetector focussen. Het team nam een ​​sterke krachtoverbrenging waar, zelfs wanneer de hoek tussen bron en detector werd vergroot tot 12 graden, waaruit blijkt dat directe zichtlijn niet vereist was. Bovendien, het systeem verzond gegevens met een recordsnelheid van 71 megabits per seconde (Mbps).

"Andere groepen hebben verschillende soorten UV-bronnen gebruikt voor het verzenden van relatief trage NLOS-signalen voor communicatie, ", zegt Ooi. "We zijn de eersten die een transmissie van meerdere tientallen Mbps realiseren met behulp van UV-B-leds."

Nu ze hun concept hebben bewezen in een energiezuinig systeem, het team is van plan om het optische vermogen en de gevoeligheid te vergroten totdat ze niet-zichtbare UV-communicatie over lange afstand met hoge datatransmissiesnelheden bereiken.

"Deze interdisciplinaire samenwerkingsinspanningen tussen de fotonica- en communicatietheoriegroepen bij KAUST effenen de weg naar de volgende grens voor optische draadloze communicatiesystemen, ' zegt Alouini.