I ricercatori hanno dimostrato un nuovo sistema di comunicazione a luce visibile che utilizza un singolo percorso ottico per creare un collegamento di comunicazione multicanale via etere. Questo approccio potrebbe essere utilizzato come collegamento di comunicazione di backup o per la connessione di dispositivi Internet of Things.

"Gli odierni sistemi di comunicazione ottica nello spazio libero utilizzano tipicamente due collegamenti separati con percorsi ottici separati per stabilire due canali", ha affermato il leader del team di ricerca Yongjin Wang della Nanjing University of Posts and Telecommunications in Cina. "Questa nuova modalità di comunicazione consente di risparmiare metà dello spazio, dei costi e della potenza del canale utilizzando un unico collegamento."

I ricercatori descrivono il loro nuovo approccio sulla rivista Optics Letters . Si basa su dispositivi chiamati multiple quantum well (MQW) III-nitruro diodi che possono emettere e rilevare la luce allo stesso tempo.

"Questa tecnica potrebbe consentire alle funzioni di comunicazione basate sulla luce di essere altamente integrate in un chip, che potrebbe anche essere utilizzato per ridurre le dimensioni dei circuiti stampati, rendendoli più economici e più portatili", ha affermato Wang. "Alla fine vorremmo sviluppare una CPU fotonica basata su questa modalità di comunicazione."

Annullamento della diafonia

I diodi al nitruro MQW III sono dispositivi basati su chip che presentano una regione di sovrapposizione tra le lunghezze d'onda che emettono e rilevano. Ciò consente loro di essere utilizzati contemporaneamente sia come trasmettitore che come ricevitore in un sistema di comunicazione wireless basato sulla luce. Questi diodi dispongono anche di una varietà di funzioni di emissione, trasmissione, modulazione e rilevamento della luce che li rendono utili per questa applicazione.

Nel nuovo lavoro, i ricercatori hanno utilizzato diodi al nitruro MQW III a emissione blu e verde per creare un sistema di comunicazione a collegamento singolo in grado di trasmettere e ricevere informazioni su più di un canale. Ciò ha richiesto di capire come impedire che si verificasse diafonia tra i diversi segnali ottici.

Ci sono riusciti progettando una configurazione con due diodi al nitruro MQW III a emissione di blu posti tra due diodi verdi in un unico percorso ottico. Ogni chip diodo è stato rivestito con un rivestimento a riflessione Bragg distribuita (DBR) che bloccava la luce blu lasciando passare la luce verde. Ciò ha creato un percorso ottico verde con un diodo verde che funge da trasmettitore e uno da ricevitore mentre la luce blu è rimasta tra la coppia trasmettitore/ricevitore diodo blu.

Dimostrazione di due canali

Per testare il sistema, i ricercatori hanno effettuato vari tipi di caratterizzazioni ottiche. Ad esempio, hanno dimostrato che quando il diodo blu fungeva da trasmettitore, l'emissione di luce aumentava all'aumentare della corrente di iniezione da 10 mA a 30 mA, convertendo l'energia e le informazioni dal dominio elettrico al dominio ottico. Hanno anche dimostrato che gli spettri di emissione e rilevamento del chip di luce blu si sovrapponevano di circa 37 nm, confermando emissione e rilevamento simultanei. Nel complesso, questi test hanno confermato che un collegamento di comunicazione ottica full-duplex a percorso ottico singolo potrebbe essere formato in modo stabile utilizzando due coppie di diodi al nitruro MQW III, offrendo una velocità di trasmissione dati di 100 bit al secondo.

"Attraverso questa nuova modalità di comunicazione, abbiamo dimostrato il risparmio di spazio e costi del canale e l'elevata integrazione della comunicazione", ha affermato Wang. "Questo è di grande importanza per la miniaturizzazione e l'integrazione dei chip fotonici in futuro."

I ricercatori stanno ora lavorando per comprendere meglio le proprietà di emissione e rilevamento simultanee dei diodi al nitruro MQW III per realizzare chip optoelettronici ancora più integrati e multifunzionali. Stanno anche lavorando per migliorare le capacità di rilevamento del nuovo sistema di comunicazione. + Esplora ulteriormente

Un trasmettitore da luce a microonde basato su metasuperficie per comunicazioni wireless ibride