日本科学家攻克光无线通信难题，形成长效和快速LED的理想结合

科学家现在已经解决了光无线通信的一个主要难题：即光在手机和其他设备之间传输信息的过程。发光二极管（LED）发出的脉冲光，使其成为接收方设备可以理解的编码消息。现在，日本科学家已经将这两种选择结合在一起，形成了长效和快速LED的理想组合，其研究成果发表在《应用物理快报》期刊上。

先进材料多学科研究所副教授小岛和夫说：实现更快调制的一项关键技术是减小元器件尺寸。然而，这种策略造成了一个两难境地：虽然较小的LED可以更快地进行调制，但它们的功率较低。另一个问题是可见光和红外光学无线通信都可能有显著的太阳干扰。为了避免与可见光和红外太阳光混淆，研究人员的目标是改进专门通过深紫外光进行通信的LED，这种深紫外光可以在没有太阳干扰的情况下被探测到。

深紫外光LED目前在工厂批量生产，深紫外光被用于杀菌过程以及日盲光无线通信，所以，它们使用起来既便宜又实用。研究人员在蓝宝石模板上制作了深紫外光LED，蓝宝石模板被认为是一种廉价的衬底，并测量了它们的传输速度。研究发现，在这种速度下，深紫外光LED比传统LED更小，通信速度也更快。研究人员的目标是改进LED，这种LED专门通过人眼看不到的深紫外光进行通信。

这种速度背后的机制是许多微小LED，如何在一个深紫外光LED的中自组织，小型LED套装在功率和速度两方面都有帮助。研究人员希望在5G无线网络中使用深紫外光LED，目前有许多技术正在测试中，以支持5G，Li-Fi，即光保真，是候选技术之一。Li-Fi的关键弱点是它对太阳能的依赖，研究人员希望，基于深紫外光LED的光无线技术可以弥补这个问题，为社会做出贡献。

研究通过时间分辨电致发光（EL）和显微成像实验，研究了生长在AlN/蓝宝石模板上的AlGaN深紫外光（DUV）发光二极管（LED）快速调制特性的来源，并展示了在房间照明和阳光直射下的Gbps级无线光通信（OWC）。该LED的频率响应（F3dB）达到了184MHZ，考虑到LED的尺寸，这远远超出了预期。由于电致发光实验观察到了低电容（C）的自组织微型LED结构，解释了AlGaN LED的高效率和快速调制特性的兼容性。

其新研究方法可以克服微LED调制速度快但功耗低的困境，因此，自组织微LED结构是实现实用化DUV OWCs的理想解决方案。