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55体育_紫外LED在光通信领域的应用分析

 


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本文摘要:目前紫外光源已普遍应用于医疗杀菌、荧光光谱分析、生物分析/检测、水处理等领域,其中紫外光源的杀菌特性早在17世纪初期就被找到,紫外荧光管技术在18世纪50年代开始应用于,这些技术使用的紫外光源皆是气体放电灯(如高压汞灯)。

目前紫外光源已普遍应用于医疗杀菌、荧光光谱分析、生物分析/检测、水处理等领域,其中紫外光源的杀菌特性早在17世纪初期就被找到,紫外荧光管技术在18世纪50年代开始应用于,这些技术使用的紫外光源皆是气体放电灯(如高压汞灯)。  紫外LED通信的优势  在通信方面,紫外光通信速率近不及红外线通信,但紫外光作为不可见光,通信具备低分辨率、较低监听亲率、保密性低的独有优点。①低分辨率:紫外光是不可见光,肉眼很难找到紫外光源的不存在;紫外光通过大气衍射向四面八方传播信号,因而很难从衍射信号中辨别出有紫外光源的所在位置。②较低监听亲率:由于大气分子、漂浮粒子的强劲吸取起到,紫外光信号的强度按指数规律波动,这种强度波动是距离的函数,因此可根据通信距离的拒绝来调整系统的发射功率,使其在非通信区域的辐射功率增至大于,无法求救。

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  作为一种新型的军事通信系统,紫外光通信具备抗干扰能力强劲、保密性好、非视距通信以及全方位通信等优点,沦为国内外军事技术人员研究的焦点。然而常规紫外光源(高压汞灯)不存在体积大、寿命短、调制速率较低、坚硬等缺失,容许了紫外光通信的发展。  为解决问题紫外光通信光源问题,美国国防预先研究计划局(DefenseAdvancedResearchProjectsAgency,DARPA)于2002年启动了研制星型波长的晶体管紫外光发射器的项目,并顺利研制出波长为274nm的日盲区紫外光发光二极管(UVED)。

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与高压汞灯比起,紫外LED具备体积小、寿命长、高压供电、可以数字调制等优点。  紫外LED出色的特性使其日后问世就被应用于紫外光通信领域。麻省理工大学于2005年利用DARPA生产的274nm紫外LED作为光源,研制了一套紫外光通信实验样机,非仰视通信,在100m的范围内通信速率为200b/s;以色列本宜里安大学、英国航太系统公司、加利福尼亚大学等其他科研单位也创建了基于紫外LED的紫外光通信系统。但是他们研究工作的具体情况和技术细节皆正处于高度保密状态。

  2010年国内首条波长280nm的浅紫外发光二极管(UVLED)生产线在青岛杰生电气有限公司构建商业化量产,2011年青岛杰生电气有限公司生产的波长280nm深紫外LED模组标定输出功率多达32mW,这些研究成果增进了紫外LED在紫外光通信领域的应用于。2010年重庆大学搭起的紫外光通信系统调制速率超过7Mb/s,2010年中科院空间与应用于研究中心利用紫外LED阵列搭起了紫外光图像传输实验系统。

  紫外LED调制速率特性  紫外光通信系统研制单位对外发布的技术指标皆为系统级参数,如数据传输速率、传输距离及误码率等;紫外LED生产商也仅有对出厂产品的直流参数展开测试,如工作电压/电流、峰值波长及半宽度等。而紫外光通信系统的光源只有在调制状态下工作才能构建数据传输,对紫外LED的调制速率、调制光谱等调制特性展开研究,将不会增进紫外LED在紫外光通信领域的应用于。

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  (1)紫外LED调制速率测试原理  紫外LED调制速率测试原理如下图右图,各实验设备解释如下:  ①函数发生器:使用Agilent的33250A产生标准方波信号,用作驱动紫外LED。  ②紫外LED:使用青岛杰生电气有限公司生产的T039PCB的单颗280nm紫外LED,输出功率0.6mW。  ③探测器(Si):使用THORLABS生产的PDA10AEC高速探测器,限于波长范围200~1100nm,响应时间为1ns。

  ④信号放大器:本实验使用的探测器自身就有信号滤波缩放起到,如果探测器自由选择电流输入且无缩放功能的,必须自由选择适当的信号放大器。  ⑤数字示波器:自由选择泰克DP07054型号的存储示波器,比特率为500MHz。


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