基于InGaN micro-LED的光电探测器阵列，用于高速并行可见光通信

简介：
本文研究团队基于InGaN微 LED阵列开发了新型光电探测器阵列系统，该系统被应用于高速并行可见光通信系统，首次将该微 LED阵列集成到光探测器架构中，并深入分析了其在光探测特性、数据传输效率及误码率等方面的关键性能参数。可见光通信（VLC）是一种无波段冲突通信技术，在可见光频段实现光信号编码与解码。受限于现有无线通信系统的频谱资源分配问题，作为一种新型解决方案，可见光通信技术在这一背景下逐渐受到关注。其显著的优势包括无需许可证授权即可部署、运行高效且安全性极佳，同时具备强大的抗干扰能力，并通过创新的固态照明技术和NANBased LED技术取得突破性进展。研究团队所提出的基于InGaN微LED的光电探测器阵列系统通过405nm紫色激光二极管（Laser Diodes）作为发射源进行实验验证。该系统对具有不同尺寸（100μm、60μm和40μm）的InGaN基底微光 Emitting二极管光电探测器的研究进行了系统性考察，并重点探索了基于微光探测器阵列的并行通信特性。在信号传输过程中，研究采用了一种基于开关控制的调制技术，在大约一米的距离内，实验证明，最高可达180Mbps、175Mbps和185Mbps的数据传输速率，其相应的误码率（Bit Error Rate）分别为3.5×10^-3、3.7×10^-3和3.5×10^-3。关键词包括基于微极性发光二极管技术（Micro-LED）和可见光通信领域的相关研究，同时涉及光电探测器阵列及其在多输入多输出系统中的应用。其中，MIMO技术因其在无线通信系统中已获得较为深入的研究基础，在光纤激光通信（VLC）系统中展现出显著的应用优势。 文中还提到了面对无线通信需求的急剧攀升，对于高速数据传输的技术要求也达到了前所未有的水平。受限于有限射频频谱的传统通信方式遇到了瓶颈问题，因此在应对日益增长的数据传输速率时传统基于射频的技术已经捉襟见肘，需要研发新型无线通信方案。同时，作为一种极具发展潜力的新兴技术，可见光通信展现了广泛的应用前景。这种技术可以利用LED既可以作为光源又可实现信息传递的独特功能，在室内照明与通信结合、汽车互联网应用以及水下光通信等多个领域都有实际应用。此外，文中还提到了固体照明技术的快速发展，特别是基于GaN的LED技术的迅速进步引起了广泛关注。其中，LED被发现可以同时提供照明和通信功能，在多种应用场景中具有潜在的应用前景。在介绍部分，作者指出当前无线通信系统对频谱资源的需求呈现急剧上升的趋势，并指出了基于有限射频频谱的3G和4G移动通信技术难以满足日益增长的高速数据传输需求。鉴于此，为了应对日益复杂的无线通信挑战，亟需开发创新的技术方案。作为一种新兴的光通信技术，可见光通信（VLC）凭借其独特的优势，在该领域占据重要地位。具体而言， VLC具有免费许可、高安全性和隐私保护等显著特点，并且能够有效抵御电磁干扰。值得注意的是，LED光源技术的进步使得基于LED的可见光通信方案展现出极佳的应用前景，这种技术可以在室内无线通信、车载互联网应用以及水下无线光通信等多个实际场景中得到广泛应用。摘要指出，该研究通过深入研究基于InGaN微LED的光电探测器阵列技术，在高速并行可见光通信系统中实现了新型传输方案的设计与优化。实证分析表明，所提出的解决方案在传输效率与错误率方面均优于现有技术。该成果不仅为提升可见光通信系统的性能提供了切实可行的技术支撑，而且在推动无线通信技术的实际应用中具有重要的战略意义。