Le autorità militari e civili potrebbero trarre vantaggio da sistemi di comunicazione ottica sicuri che utilizzano la luce per trasportare messaggi tra veicoli in movimento. I ricercatori della KAUST hanno ora dimostrato un rapido trasferimento di dati utilizzando la luce ultravioletta-B (UV-B), che offre molti vantaggi rispetto alla luce visibile.
I sistemi di comunicazione ottica che utilizzano laser visibili e diodi emettitori di luce (LED) soffrono di interferenze a causa degli alti livelli di luce visibile alla luce del sole. Cosa c'è di più, il trasmettitore e il ricevitore devono essere allineati in modo molto preciso, che è molto difficile per i veicoli in movimento.
"L'allineamento accurato del raggio per la comunicazione ottica da punto a punto (o linea di vista) è impegnativo:lievi movimenti di pochi millimetri potrebbero interrompere il collegamento di comunicazione, " dice il dottorando Xiaobin Sun che ha lavorato al progetto con i professori Boon Ooi e Slim Alouini, insieme ad altri colleghi della KAUST e dell'Accademia cinese delle scienze di Pechino. "Questo problema ci motiva a cercare un sistema di comunicazione non a vista".
È qui che diventa utile l'UV-B. Gli UV-B del sole sono per lo più assorbiti dall'ozono nell'alta atmosfera, quindi non interferisce con le comunicazioni. Anche, L'UV-B viene disperso in direzioni diverse da aerosol e molecole comuni, il che significa che il segnale si diffonde dalla sorgente per coprire un'ampia area e non è richiesto un allineamento accurato del raggio.
Sole, oh, Alouini e i suoi collaboratori stanno sviluppando sorgenti UV-LED ad alte prestazioni e rilevatori altamente sensibili che ricevono i segnali UV in modo rapido e preciso. Nel loro ultimo lavoro, hanno usato un LED per inviare segnali UV-B pulsati a un sensore comprendente due lenti antiriflesso che raccolgono e focalizzano la luce UV-B in un fotorilevatore. Il team ha osservato una forte trasmissione di potenza anche quando l'angolo tra sorgente e rivelatore è stato aumentato fino a 12 gradi, dimostrando che non era richiesta una linea di vista diretta. Inoltre, il sistema trasmetteva dati a una velocità record di 71 megabit al secondo (Mbps).
"Altri gruppi hanno utilizzato diversi tipi di sorgenti UV per trasmettere segnali NLOS relativamente lenti per le comunicazioni, " afferma Ooi. "Siamo i primi a raggiungere più decine di Mbps di trasmissione utilizzando LED UV-B".
Ora che hanno dimostrato il loro concetto in un sistema a bassa potenza, il team prevede di aumentare la potenza ottica e la sensibilità fino a raggiungere comunicazioni UV a lunga distanza non in linea di vista con elevate velocità di trasmissione dei dati.
"Questi sforzi di collaborazione interdisciplinare tra i gruppi di fotonica e teoria della comunicazione al KAUST stanno aprendo la strada verso la prossima frontiera per i sistemi di comunicazione wireless ottici, "dice Alouini.
