VLC - Dispositivo de comunicação de luz visível que utiliza um novo conversor de cor feita de nanocristais

Pesquisadores quebrar o recorde de largura de banda para comunicação

de dados utilizando luz visível à base de laser
Illustration and schematic drawing of the visible light communication (VLC) device that uses a new color converter made of perovskite nanocrystals combined with red-light-emitting phosphor. Credit: Dursun et al. ©2016 American Chemical Societ

VLC usa lasers ou LEDs que são parecidos com luzes tradicionais, mas rapidamente ligar e desligar mais rápido do que o olho pode ver, a luz transmite dados em código binário para um receptor. Além de ampliar o espectro de transferência de dados, VLC deverá ter outras vantagens sobre a comunicação de rádio sem fio, incluindo velocidades mais rápidas, maior segurança e melhor eficiência energética.

Atualmente, no entanto, um dos maiores desafios enfrentados VLC é uma pequena largura de banda, o que limita significativamente a velocidade de transmissão de dados. A principal razão para este problema é a pequena largura de banda da cor converter-um componente que converte a luz LED azul em diferentes cores necessárias para fazer a luz branca que é, em última instância utilizada para transmitir dados.

Em um novo estudo publicado na ACS Photonics , uma equipe de pesquisadores liderada por Osman Bakr e Boon Ooi no King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) na Arábia Saudita desenvolveu um novo conversor de cor VLC que tem uma largura de banda que é 40 vezes maior do que a de conversores comerciais, e mais de duas vezes tão grande quanto a de qualquer potencial candidato conversor proposto até à data.

"Neste trabalho, quebrar o recorde de comunicação de dados utilizando luz visível , e mais impressionante produzir luz branca com um alto índice de cor de renderização de 89, através da concepção de um conversor de cor especial baseado em nanocristais perovskita híbridos", disse Bakr Phys.org . "Nosso trabalho demonstra luz branca tanto como uma fonte de iluminação e um sistema de comunicação de dados ultra-alta-velocidade."

Como conversores de cores comerciais, o novo projeto é baseado em fósforos, que são materiais luminescentes que são comumente usados ​​em LEDs convencionais também. O problema com os fósforos nos conversores de cor comerciais é que eles têm um longo tempo de vida de fotoluminescência, na ordem dos microssegundos, o que resulta numa largura de banda máxima de cerca de 12 megahertz (MHz).

No novo estudo, os pesquisadores combinaram um fósforo convencional com nanocristais perovskita, que estão sendo pesquisados ​​para uso em células solares devido à sua transferência de energia eficiente.

Aqui, os cientistas demonstraram que a adição de nanocristais de perovskita de fósforo convencional diminui o tempo de vida de fotoluminescência apenas 7 nanossegundos. Como resultado, o novo conversor de cor tem uma largura de banda de cerca de 500 MHz e pode transmitir dados a uma alta taxa de 2 Gbits / segundo. Para referência, as tecnologias Wi-Fi pode atingir velocidades de apenas algumas dezenas de Mbits / segundo.

Esta largura de banda é também maior do que a de conversores de cor não baseados em fósforo que os cientistas têm sido recentemente que investigam, que têm uma largura de banda na gama de 40-200 MHz.

Os pesquisadores mostraram que a luz emitida pelo novo conversor de cor parece bom, também. Seu alto índice de coloração de 89 significa que o dispositivo produz uma luz branca quente que tem uma emissão maior qualidade do que os LEDs brancos disponíveis no mercado. A boa qualidade sugere que o dispositivo será bem adequado para cumprir a sua dupla finalidade tanto como um dispositivo de comunicação sem fio e uma luz interior ou visor óptico.

No futuro, os pesquisadores planejam trabalhar em métodos para embalar o conversor de cor para garantir a sua fiabilidade a longo prazo. Eles também esperam melhorar ainda mais a velocidade de transferência de dados .

"Nesta era fome largura de banda, haverá um impulso contínuo por parte dos consumidores para os sistemas de VLC com taxas de bits mais elevados", disse Ooi. "Acreditamos que a luz branca gerada por lasers semicondutores irá um dia substituir a lâmpada LED branco para a iluminação eficiente em termos energéticos. Para alcançar este objectivo, definimos o nosso objectivo a longo prazo para desenvolver nanocristais que podem converter fótons de excitação de alta energia a partir de semicondutores lasers para vermelho-amarelo-verde-azul (RYGB) acende a ultra-curta vida de fótons. no objetivo a curto prazo, pretendemos melhorar ainda mais o rendimento de conversão da luz de nossas nanocristais para produzir perto de luz branca ideal, com uma rendição de cor índice próximo de 100, enquanto é capaz de transmitir dados a taxas de bits de multi-gigabits por segundo. "

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