Учёные разработали новый тип технологии передачи данных в видимом свете (VLC), которая может передавать данные с помощью обычных осветительных приборов, используемых в домах и офисах. Эта технология может в один прекрасный день вытеснить Wi-Fi в качестве основного средства беспроводной связи.
В отличие от технологии беспроводной передачи данных (Wi-Fi), которая использует электромагнитные радиоволны для передачи данных, технология light-fidelity (Li-Fi) использует источники света и теоретически может развивать более чем в 100 раз большую скорость. В то время как Li-Fi является полностью сетевой системой и может использовать инфракрасный или ультрафиолетовый свет, VLC является однонаправленной и использует только спектр видимого света. По данным Института физики, некоторые учёные также говорят, что Li-Fi — это объединение Wi-Fi и VLC.
VLC широко не используется, поскольку источник света должен быть включён постоянно, для этого требуется прямая видимость с приёмником, при этом его нельзя использовать вне помещения. Развёртывание системы VLC с использованием обычного белого света также из-за помех снижает стабильность и точность передачи данных.
Но теперь исследователи имитировали белый свет, создав трёхцветную VLC-систему, использующую красный, синий и зелёный свет, излучаемый матрицей из органических светодиодов (OLED), благодаря чему в этом процессе удалось уменьшить помехи. Они также использовали матрицу органических фотодиодов (OPD) в качестве приёмника. Учёные описали свою работу в исследовании, опубликованном 19 октября 2023 года в журнале Advanced Materials.
«Наш источник света, который сочетает в себе три длины волн, устраняет помехи, тем самым повышая стабильность и точность передачи данных, — говорится в заявлении Дэ Сон Чанга (Dae Sung Chung), профессора химической инженерии Похангского университета науки и технологий в Южной Корее. — Мы рассматриваем эту технологию как потенциально полезный инструмент для различных отраслей промышленности, служащий решением беспроводной связи следующего поколения, использующим обычные системы освещения.»
OLED задействуют органический слой для генерации света и обычно используются в экранах многих современных телевизоров, смартфонов и ноутбуков. По сравнению со светодиодами, OLED более безопасны для окружающей среды, более экономичны и имеют более лёгкую конструкцию. OLED также больше подходят для установки в приёмники, поскольку они обеспечивают большую чувствительность на определённых длинах волн.
OPD работают противоположным образом по отношению к OLED, используя органический полупроводниковый элемент для поглощения света и преобразования его в электрический ток — аналогично фотоэлектрическим элементам в солнечных панелях.
В новом исследовании специалисты настроили OPD на использование резонатора Фабри-Перо, который состоит из двух изогнутых зеркал, обращённых друг к другу. При таком выравнивании OPD обнаруживали определённые длины волн света, передаваемого от OLED-матрицы.
Отправляя данные с передатчика на приёмник, исследователи продемонстрировали, что даже светильники для внутреннего освещения могут быть оснащены источником света для передачи данных в системе Li-Fi. Их композитный источник света также имел более низкий уровень битовых ошибок по сравнению с обычным освещением, поскольку он подавлял помехи.
Учёные протестировали эту технологию в специальных лабораторных условиях, призванных минимизировать помехи и обеспечить точность данных. При этом они намерены протестировать её также в реальных условиях, чтобы лучше понять, как система работает на практике. Исследователи отметили в своей статье, что во время таких испытаний будут наблюдаться помехи со стороны местной окружающей среды, такие как другие источники света и пыль. Они также хотят проверить, работает ли система Li-Fi с движущимся приёмником, а не со стационарным.
В будущем канал ближнего инфракрасного диапазона (NIR) также может ещё больше уменьшить проблемы с помехами, что позволит передатчикам VLC расширить свой рабочий диапазон. Учёные также хотят проверить, смогут ли они с помощью линий электропередачи преодолеть физические барьеры, такие как стены в доме.
