Pesquisadores demonstraram um novo sistema de comunicação de luz visível que usa um único caminho óptico para criar um link de comunicação multicanal pelo ar. Essa abordagem pode ser usada como um link de comunicação de backup ou para conectar dispositivos da Internet das Coisas.
"Os sistemas de comunicação óptica de espaço livre de hoje normalmente usam dois links separados com caminhos ópticos separados para estabelecer dois canais", disse o líder da equipe de pesquisa Yongjin Wang, da Universidade de Correios e Telecomunicações de Nanjing, na China. "Este novo modo de comunicação pode economizar metade do espaço do canal, custo e energia usando um único link."

Os pesquisadores descrevem sua nova abordagem na revista Optics Letters . Ele é baseado em dispositivos chamados diodos de nitreto III de poço quântico múltiplo (MQW) que podem emitir e detectar luz ao mesmo tempo.

"Esta técnica pode permitir que as funções de comunicação baseadas em luz sejam altamente integradas em um chip, que também pode ser usado para reduzir o tamanho das placas de circuito, tornando-as mais baratas e portáteis", disse Wang. "Eventualmente gostaríamos de desenvolver uma CPU fotônica baseada neste modo de comunicação."

Cancelamento de conversa cruzada

Os diodos de nitreto MQW III são dispositivos baseados em chip que apresentam uma região de sobreposição entre os comprimentos de onda que emitem e detectam. Isso permite que eles sejam usados ​​simultaneamente como transmissor e receptor em um sistema de comunicação sem fio baseado em luz. Esses diodos também apresentam uma variedade de funções de emissão, transmissão, modulação e detecção de luz que os tornam úteis para esta aplicação.

No novo trabalho, os pesquisadores usaram diodos de nitreto MQW III emissores de azul e verde para criar um sistema de comunicação de link único que pode transmitir e receber informações em mais de um canal. Isso exigia descobrir como impedir que a diafonia ocorresse entre os diferentes sinais ópticos.

Eles conseguiram isso projetando uma configuração com dois diodos de nitreto MQW III emissores de azul colocados entre dois diodos verdes em um único caminho óptico. Cada chip de diodo foi revestido com um revestimento de reflexão de Bragg distribuído (DBR) que bloqueou a luz azul enquanto deixava a luz verde passar. Isso criou um caminho óptico verde com um diodo verde atuando como transmissor e outro como receptor, enquanto a luz azul permaneceu entre o par transmissor/receptor de diodo azul.

Demonstrando dois canais

Para testar o sistema, os pesquisadores realizaram vários tipos de caracterizações ópticas. Por exemplo, eles mostraram que quando o diodo azul funcionava como transmissor, a emissão de luz aumentava à medida que a corrente de injeção aumentava de 10 mA para 30 mA, convertendo a energia e a informação do domínio elétrico para o óptico. Eles também demonstraram que os espectros de emissão e detecção do chip de luz azul se sobrepuseram em cerca de 37 nm, confirmando a emissão e detecção simultâneas. No geral, esses testes confirmaram que um link de comunicação óptica full-duplex de caminho único pode ser formado de forma estável usando dois pares de diodos de nitreto MQW III, fornecendo uma taxa de dados de 100 bits por segundo.

"Através deste novo modo de comunicação, mostramos a economia de espaço e custo do canal e a alta integração da comunicação", disse Wang. "Isso é de grande importância para a miniaturização e integração de chips fotônicos no futuro."

Os pesquisadores agora estão trabalhando para entender melhor as propriedades simultâneas de emissão e detecção dos diodos de nitreto MQW III para fazer chips optoeletrônicos ainda mais integrados e multifuncionais. Eles também estão trabalhando para melhorar os recursos de detecção do novo sistema de comunicação. + Explorar mais

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