利用LED實(shí)現(xiàn)室內(nèi)可見光通信，提升Wi-Fi速度與安全性

Li-fi，即利用可見光傳輸數(shù)據(jù)的通信技術(shù)，速度可超越Wi-Fi百倍之多，具備寬頻帶，有助于大量信息同時(shí)傳輸。特別之處在于，借助光線照射區(qū)域傳送數(shù)據(jù)，保障極高的安全系數(shù)。

此創(chuàng)新方法充分利用室內(nèi)現(xiàn)有照明基礎(chǔ)設(shè)施如LED等，無需額外設(shè)備搭建。然而，在實(shí)際照明系統(tǒng)中運(yùn)用可見光通信（VLC）可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性及精度下降。

近期，浦項(xiàng)科技大學(xué)（POSTECH）化學(xué)工程系Dae Sung Chung教授領(lǐng)銜的研究團(tuán)，攜手智能半導(dǎo)體研究院Dowan Kim、Dong-Woo Jee教授以及Hyung-Jun Park，包括亞洲大學(xué)工程系以及仁荷大學(xué)材料科學(xué)與工程系的Jeong-Hwan Lee教授共同努力，通過新型光源減低干擾，首次成功實(shí)現(xiàn)基于室內(nèi)照明的無線通信。研究成果已刊發(fā)于《先進(jìn)材料》雜志。

兩個(gè)同波長的光相互作用會引發(fā)干涉，使得幅度有所增加或者消除。研究過程中，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象在利用LED作為單色光源且進(jìn)行VLC通信時(shí)尤為突出。為了攻克這一難題，他們打造出一款新型光源，不僅能模擬白色照明效果，而且能降低干擾范圍。

值得一提的是，這個(gè)新設(shè)計(jì)完全由有機(jī)組件（含有機(jī)發(fā)光二極管和有機(jī)光電二極管）構(gòu)成，形成了新的可見光通信（VLC）系統(tǒng)。此外，他們還引進(jìn)了空腔結(jié)構(gòu)強(qiáng)化OLED對特定波長的色彩表達(dá)能力，把法布里-珀羅結(jié)構(gòu)融入有機(jī)光電二極管，選擇性吸收特定波長的光；并采用厚結(jié)結(jié)構(gòu)以便適應(yīng)廣泛的驅(qū)動電壓。

這款紅/綠/藍(lán)（R/G/B）混合OLED，選用了能提升工作頻率的熒光發(fā)射材料，并加入了空腔結(jié)構(gòu)以鞏固窄發(fā)射特性。利用經(jīng)過光譜優(yōu)化的紅/綠/藍(lán)（R/G/B）組合的有機(jī)光電二極管/OLED，團(tuán)隊(duì)成功設(shè)計(jì)出一款適合室內(nèi)照明的VLC系統(tǒng)，并深入剖析了發(fā)射器和接收器之間的距離或角度如何影響信號干擾比。

團(tuán)隊(duì)的新型白光顯示出遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)光源的誤碼率（BER）。BER是衡量數(shù)字信號質(zhì)量的重要參數(shù)，顯著降低的BER表明我們有效地控制了光源間的干擾，保證了信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

研究小組的領(lǐng)導(dǎo)Dae Sung Chung教授表示：“跟傳統(tǒng)光源相比，我們的三波長混合光源能巧妙避開干擾，大幅提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定度和精確性。我們相信這一技術(shù)將成為各行各業(yè)的福音，成為傳統(tǒng)照明系統(tǒng)無線通信接班人?！?/p>

在多通道VLC系統(tǒng)中，團(tuán)隊(duì)利用紅、綠、藍(lán)三個(gè)波段不重合的OLED產(chǎn)生混合白光，盡量減少通道間的干擾。他們證實(shí)了紅/綠/藍(lán)（R/G/B）組合同色光源在室內(nèi)白光照明中的實(shí)用性，并展示出傳輸?shù)臄?shù)據(jù)模式與接收的數(shù)據(jù)模式能夠良好配合。