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美国激光LD最新研究:NUV LD或加速发展光无线通信

来源:LEDinside 时间:2017-08-15 11:09 [编辑:JamesWen] 【字体: 】 我来说两句

美国和沙特阿拉伯的研究人员宣称,他们首次展示了在白色可见光通信中使用近紫外二极管激光器(NUV LDs)和红绿蓝(RGB)磷光体。该团队的研究人员来自加利福尼亚大学圣巴巴拉分校(UCSB),沙特阿拉伯国王阿卜杜拉科技大学(KAUST)和美国威斯康星大学麦迪逊分校。

与蓝色发射器相比,使用NUV的优点是能减少太阳辐射的噪音。与LED相比,激光二极管能够以更高的速度进行调制,这是因为激光二极管的限制因素是外腔激光器光子寿命,而不像LED的电子/空穴寿命。研究人员还发现,与LED相比,近紫外二极管激光器(NUV LDs)具有高电流和功率密度,潜力巨大。

白光激光的潜在用途包括可见光无线通讯(LiFi)网络、水下无线光通信(UWOC)和塑料光纤(POF)通信。

该脊形波导激光二极管的规格为410nm,4μm×1200μm,装在半极性(20-21)自立式氮化镓上,横截面无涂层。

图1:(a)基于NUV激光的白光通信系统,采用RGB磷光体进行色彩转换,扩散器提高磷光体发射的均匀性,传输(Tx)和接收(Rx)镜头对光线进行准直,1GHz APD采集传输的光线。 (b)设置照片。

激光用于刺激硅氧树脂中的RGB磷光体混合物,分别为CaAlSiN3:Eu2+, (Ba,Ca,Sr,Mg)2SiO4:Eu2+,及BaMgAl10O17:Eu2+。这些部分在410nm波长的量子产率分别为74%,78%和78%。国际照明委员会将磷光体的色度坐标分别标为(0.65,0.36),(0.27,0.64)和(0.14,0.08)。

将激光二极管安装在散热器和热电冷却器(TEC)上的微波探测台中,激光二极管和磷光体之间的距离在1cm和2cm之间。

连续波激光二极管(CW)15°C阈值电流和电压分别为320mA(6.67kA / cm2)和5.5V。斜度效率为0.36W / A。用于调制的-3dB带宽约为1GHz,高于400mA的偏置。带宽有限是由于雪崩光电探测器(APD),因为原本预计激光二极管具有5GHz或更大等级的带宽。该团队评论说:“随着更高的带宽硅APD的发展,对于类似的基于激光的VLC系统,400mA至600mA的驱动电流预计会产生更高的调制带宽。”

当注入电流从100mA增加到600mA,白光激发的相关色温(CCT)的范围从4700K到4050K不等。注射电流在500mA和600mA时,显色指数(CRI)增加到79。

该团队的一些成员先前用蓝色激光二极管和黄色YAG:Ce磷光体产生的白光,但显色指数(CRI)只能到58。使用蓝色激光二极管与含铅的不稳定的钙钛矿磷光体材料,可以获得更高的CRI(89)和较低的CCT(3236K),但是相关的毒性和安全性问题限制了商业潜力。

使用不归零(NRZ)开/关键(OOK)调制,210-1伪随机二进制序列(PRBS)数据流以每秒1.5吉比特(Gbps)的数据流进行测试,得出3.8x10-3前向纠错 (FEC) 及1.8x10-3的误码率(BER)。清晰的眼图在1.25Gbps和570mA驱动电流时产生。

该团队评论说,“由于APD将系统带宽限制在1GHz,预计实际数据速率大于1.5Gbps。”

研究人员还希望使用不同的方案,比如QAM OFDM与高速光电探测器结合使用,来显著提高数据速率。(编译:LEDinside James)

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