Les ingénieurs développent un système de communique amélioré par lumière visual basé sur un réseau de LED GaN

Avec l’utilisation commerciale généralisée de l. a. 5G, les universités et l’industrie mondiales ont commencé à mener des recherches sur l. a. prochaine génération de applied sciences de communications mobiles (6G).

Cependant, les ressources de spectre RF existantes sont sérieusement épuisées pour répondre à l. a. demande de spectre pour les réseaux 6G à très haut débit et à très grande capacité. Ce défi extrême reason les chercheurs à se concentrer sur les bandes de fréquences plus élevées telles que le térahertz, l’infrarouge et l. a. lumière visual. Parmi eux, l. a. communique par lumière visual utilise le spectre ultra-large de 400 Hz à 800 Hz, qui présente les avantages d’une confidentialité élevée, sans licence, respectueuse de l’environnement et sans rayonnement électromagnétique.

Parallèlement, grâce à l. a. technologie LED disponible dans le trade, les systèmes de communique par lumière visual peuvent être intégrés aux systèmes d’éclairage. Cependant, en raison des performances de réponse photoélectrique des dispositifs LED, l. a. bande passante réelle disponible pour le système est très petite par rapport à l. a. gamme de fréquences de l. a. lumière visual.

L’amélioration de l. a. bande passante disponible des dispositifs LED dans les systèmes de communique en lumière visual devient un problème essential pour parvenir à une communique en lumière visual à haut débit. Les micro-LED ont une bande passante de périphérique de -3 dBm GHz. Cependant, à mesure que l. a. taille des appareils se réduit à quelques dizaines de microns, l. a. densité de courant des petits appareils LED augmente considérablement et est difficile à améliorer davantage.

Dans des stipulations de densité de courant limitée, il est difficile d’obtenir une puissance optique de niveau watt pour les petites LED, et elles ne conviennent pas aux communications optiques longue distance et sous-marines nécessitant des émetteurs optiques de haute puissance. Par conséquent, l. a. manière d’améliorer les performances de communique des LED de taille traditionnelle constitue également un problème majeur à l’heure actuelle.

Auteurs de l’article publié dans Sciences optiques électroniques a étudié un système de communique en lumière visual par répartition en longueur d’onde basé sur des LED multicolores. Le système utilise une LED à base de GaN provenant d’un substrat de Si avec un puits quantique structuré en three-D. Dans l. a. couche lively de cette LED, on retrouve une construction tridimensionnelle (« V-hole, ou V-hole ») à profil hexagonal, s’ouvrant vers l. a. couche de GaN de kind P.

En général, pour les LED à base de GaN, afin d’obtenir des longueurs d’onde d’émission spontanée plus longues, il est nécessaire d’ajouter un composant d’indium plus élevé dans le puits quantique, ce qui entraîne un grave problème de non-concordance des réseaux GaN et InN. Cependant, l. a. construction V-pit aide à filtrer les perturbations causées par l’inadéquation du réseau dans les LED à base de GaN, améliorant ainsi considérablement l. a. qualité du puits quantique et l’efficacité optique des LED à base de GaN avec de longues longueurs d’onde (par exemple bandes jaunes et vertes).

Le réseau de LED multicolores utilisé dans cette étude contient huit modules LED différents. Jusqu’à huit canaux WDM indépendants peuvent être utilisés simultanément. À l’exception des modules LED rouges de 660 nm et 620 nm, les six autres modules LED dans l. a. gamme de longueurs d’onde de 570 nm à 450 nm utilisent des LED à base de GaN à substrat Si développées par l’Institut nationwide des LED sur substrat de silicium de l’Université de Nanchang.

Sur l. a. base du réseau de LED, l’équipe de l’Université de Fudan a construit un système de communique et a écrit le logiciel avancé de technologie de traitement du sign numérique requis pour le système, y compris un logiciel de modulation/démodulation DMT à chargement de puissance binaire, un pré-égaliseur numérique DZN et un post-égaliseur basé sur logiciel. Sur réseau neuronal récurrent. Ce système de communique atteint un taux de transfert world de 31,38 Gbit/s.

Les auteurs expliquent également le principe du trou en V qui mix l. a. simulation de modèles physiques et l. a. modélisation de circuits équivalents. Au cours de simulations typiques, les chercheurs ont découvert que le trou en V augmentait fortement l. a. densité de courant à proximité. Un grand nombre de porteurs ont afflué dans le trou en V, puis ont été transportés horizontalement dans le puits quantique jusqu’à l. a. région plate adjacente.

Selon ce phénomène, une branche spéciale représentant les puits quantiques proches du trou en V est ajoutée dans le modèle équivalent LED. Ce nouveau modèle de circuit s’adapte avec succès à l. a. courbe de réponse du dispositif. Le modèle montre que le trou en forme de V réduit efficacement l. a. résistance série de l’appareil et améliore l. a. réponse de l’appareil aux signaux haute fréquence. Cela signifie que le trou en V offre une efficacité de conversion photoélectrique plus élevée et une plus grande bande passante de l’appareil. Ainsi, l’effet positif de l. a. construction en V sur les performances de communique des dispositifs LED est initialement expliqué théoriquement.

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