基于GaN的微型发光二极管的特点,用于Mbps的中长距离水下可见光通信
Zhou Wang1, Yijing Lin1, Yuhang Dai1
1College of Integrated Circuit Science and Engineering, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China.
Nanomaterials (Basel, Switzerland)
|September 12, 2025
概括
本研究介绍了使用微型发光二极管 (micro-LED) 的高速水下光学无线通信 (UWOC) 系统. 优化的微型LED实现了高数据速率,用于增强水下通信和监控.
科学领域:
- 光电学是指光电子产品.
- 在水下通信.
背景情况:
- 基于可见光的水下光学无线通信 (UWOC) 对于远距离,高速应用至关重要.
- 微型发光二极管 (micro-LED) 为高带宽的UWOC系统提供了潜力.
研究的目的:
- 提出和评估一个高带宽的UWOC系统使用微LED与非回归到零开关调制 (NRZ-OOK).
- 研究微LED结构参数优化对光电子性能的影响.
主要方法:
- 进行了数值模拟,以优化基于化 (GaN) 的微型LED.
- 进行了实验验证,以评估各种水下距离的数据速率和通信能力.
- 使用频道特征和参数分析来了解信号退化.
主要成果:
- 优化微LED结构参数提高了调制带宽和光效.
- 最大实时数据速率为420 Mbps,290 Mbps和250 Mbps,分别在2.3 m,6.9 m和11.5 m的速度实现.
- 成功的水下音频通信在11.5m以低光功率 (12.5μW) 证明了.
- 确定了0.56dB/m的微型LED特定衰减系数.
- 观察到波长依赖的降解,在更长的波长下,衰减和比特误差率 (BER) 较高.
结论:
- 优化的微型LED显著提高了UWOC系统在水下应用中的性能.
- 拟议的系统证明了在水下环境中高速数据传输和音频通信的可行性.
- 调查结果为开发先进的水下光学系统提供了洞察力,用于环境监测和安全的军事通信.
