Onderzoekers hebben een nieuw communicatiesysteem voor zichtbaar licht gedemonstreerd dat een enkel optisch pad gebruikt om een ​​meerkanaals communicatieverbinding via de ether te creëren. Deze aanpak kan worden gebruikt als een back-upcommunicatieverbinding of voor het aansluiten van Internet of Things-apparaten.

"De huidige optische communicatiesystemen in de vrije ruimte gebruiken meestal twee afzonderlijke verbindingen met afzonderlijke optische paden om twee kanalen tot stand te brengen", zegt onderzoeksteamleider Yongjin Wang van de Nanjing University of Posts and Telecommunications in China. "Deze nieuwe communicatiemodus kan de helft van de kanaalruimte, kosten en stroom besparen door een enkele link te gebruiken."

De onderzoekers beschrijven hun nieuwe aanpak in het tijdschriftOptics Letters . Het is gebaseerd op apparaten die multiple Quantum Well (MQW) III-nitride-diodes worden genoemd en die tegelijkertijd licht kunnen uitzenden en detecteren.

"Met deze techniek kunnen op licht gebaseerde communicatiefuncties in hoge mate worden geïntegreerd in een chip, die ook kan worden gebruikt om printplaten te verkleinen, waardoor ze goedkoper en draagbaarder worden", zegt Wang. "Uiteindelijk willen we een fotonische CPU ontwikkelen op basis van deze communicatiemodus."

Overspraak annuleren

MQW III-nitridediodes zijn op chips gebaseerde apparaten met een overlappend gebied tussen de golflengten die ze uitzenden en detecteren. Hierdoor kunnen ze tegelijkertijd worden gebruikt als zender en ontvanger in een draadloos op licht gebaseerd communicatiesysteem. Deze diodes beschikken ook over een verscheidenheid aan lichtemissie-, transmissie-, modulatie- en detectiefuncties die ze nuttig maken voor deze toepassing.

In het nieuwe werk gebruikten de onderzoekers blauw en groen emitterende MQW III-nitridediodes om een ​​single-link communicatiesysteem te creëren dat informatie op meer dan één kanaal kan verzenden en ontvangen. Hiervoor moest worden uitgezocht hoe overspraak tussen de verschillende optische signalen kan worden voorkomen.

Ze hebben dit bereikt door een opstelling te ontwerpen met twee blauwe emitterende MQW III-nitridediodes die tussen twee groene diodes in een enkel optisch pad zijn geplaatst. Elke diodechip was gecoat met een gedistribueerde Bragg-reflectiecoating (DBR) die blauw licht blokkeerde en het groene licht doorliet. Dit creëerde een groen optisch pad met één groene diode die als zender en één als ontvanger fungeerde, terwijl het blauwe licht tussen het blauwe diodezender/ontvanger-paar bleef.

Twee kanalen demonstreren

Om het systeem te testen, voerden de onderzoekers verschillende soorten optische karakteriseringen uit. Ze toonden bijvoorbeeld aan dat wanneer de blauwe diode als zender fungeerde, de lichtemissie toenam naarmate de injectiestroom toenam van 10 mA naar 30 mA, waarbij de energie en informatie van het elektrische naar het optische domein werd omgezet. Ze toonden ook aan dat de emissie- en detectiespectra van de blauwlichtchip elkaar ongeveer 37 nm overlappen, wat gelijktijdige emissie en detectie bevestigt. Al met al bevestigden deze tests dat een full-duplex optische communicatieverbinding met één optisch pad stabiel kan worden gevormd met behulp van twee paar MQW III-nitridediodes, met een gegevenssnelheid van 100 bits per seconde.

"Door deze nieuwe communicatiemodus hebben we de besparing van kanaalruimte en -kosten en de hoge integratie van communicatie laten zien", zei Wang "Dit is van groot belang voor de miniaturisatie en integratie van fotonische chips in de toekomst."

De onderzoekers werken nu aan een beter begrip van de gelijktijdige emissie- en detectie-eigenschappen van MQW III-nitridediodes om opto-elektronische chips te maken die nog meer geïntegreerd en multifunctioneel zijn. Ze werken ook aan het verbeteren van de detectiemogelijkheden van het nieuwe communicatiesysteem. + Verder verkennen

Een licht-naar-magnetronzender op meta-oppervlak voor hybride draadloze communicatie