Ξεχάστε το Wi-Fi: Επιστήμονες δοκιμάζουν συνδέσεις ίντερνετ με φως που θα είναι 100 φορές ταχύτερες

Οι επιστήμονες ανέπτυξαν έναν νέο τύπο τεχνολογίας επικοινωνίας ορατού

φωτός (VLC) που μπορεί να μεταδίδει δεδομένα χρησιμοποιώντας συμβατικά φωτιστικά σώματα που χρησιμοποιούνται σε σπίτια και γραφεία. Η τεχνολογία θα μπορούσε μια μέρα να αντικαταστήσει το Wi-Fi ως το εργαλείο ασύρματης επικοινωνίας.

Στις τηλεπικοινωνίες, η επικοινωνία ορατού φωτός είναι η χρήση του ορατού φωτός ως μέσο μετάδοσης. Σε αντίθεση με την τεχνολογία ασύρματης πιστότητας (Wi-Fi), η οποία χρησιμοποιεί ηλεκτρομαγνητικά ραδιοκύματα για τη μετάδοση δεδομένων, η τεχνολογία φωτεινής πιστότητας (Li-Fi) χρησιμοποιεί πηγές φωτός και θεωρητικά μπορεί να επιτύχει ταχύτητες πάνω από 100 φορές ταχύτερες.

 Ενώ το Li-Fi είναι ένα πλήρως δικτυωμένο σύστημα και μπορεί να ενσωματώσει υπέρυθρο ή υπεριώδες φως, το VLC είναι μονόδρομος και αξιοποιεί μόνο το φάσμα του ορατού φωτός. Ορισμένοι επιστήμονες λένε επίσης ότι το Li-Fi είναι η ενσωμάτωση του Wi-Fi και του VLC, σύμφωνα με το Ινστιτούτο Φυσικής.

Τι είναι το OPD

Το VLC δεν χρησιμοποιείται ευρέως επειδή η πηγή φωτός θα πρέπει να είναι διαρκώς αναμμένη, απαιτεί άμεση οπτική επαφή με τον δέκτη και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εξωτερικούς χώρους. Η ανάπτυξη ενός συστήματος VLC με τη χρήση γενικού λευκού φωτός μειώνει επίσης τη σταθερότητα και την ακρίβεια στη μετάδοση των δεδομένων λόγω των παρεμβολών.

Αλλά τώρα, οι ερευνητές έχουν μιμηθεί το λευκό φως δημιουργώντας ένα τρίχρωμο σύστημα VLC – χρησιμοποιώντας κόκκινο, μπλε και πράσινο φως – που εκπέμπεται από μια οργανική δίοδος εκπομπής φωτός (OLED), και έχουν μειώσει τις παρεμβολές κατά τη διαδικασία. Έστησαν επίσης μια συστοιχία οργανικών φωτοδιόδων (OPD) ως δέκτη. Περιέγραψαν το έργο τους σε μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 19 Οκτωβρίου 2023 στο περιοδικό Advanced Materials.

«Η πηγή φωτός μας, η οποία αναμειγνύει τρία μήκη κύματος, παρακάμπτει τις παρεμβολές ενισχύοντας έτσι τη σταθερότητα και την ακρίβεια στη μετάδοση δεδομένων», δήλωσε ο Dae Sung Chung, καθηγητής χημικής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας Pohang της Νότιας Κορέας. «Προβλέπουμε αυτή την τεχνολογία ως ένα δυνητικά ευεργετικό εργαλείο για ποικίλες βιομηχανίες, που θα χρησιμεύσει ως λύση ασύρματης επικοινωνίας επόμενης γενιάς που χρησιμοποιεί συμβατικά συστήματα φωτισμού».

Οι OLED χρησιμοποιούν ένα οργανικό στρώμα για την παραγωγή φωτός και χρησιμοποιούνται συνήθως στις οθόνες πολλών σύγχρονων τηλεοράσεων, smartphones και φορητών υπολογιστών. Σε σύγκριση με τις λυχνίες LED, οι OLED είναι καλύτερες για το περιβάλλον, είναι πιο οικονομικές και έχουν πιο ελαφρύ σχεδιασμό. Οι OLED είναι επίσης πιο κατάλληλες για να τοποθετηθούν σε δέκτες, επειδή παρέχουν μεγαλύτερη ευαισθησία σε συγκεκριμένα μήκη κύματος.

Οι OPD λειτουργούν αντίστροφα από τις OLED, χρησιμοποιώντας το οργανικό στοιχείο ημιαγωγού για την απορρόφηση του φωτός και τη μετατροπή του σε ηλεκτρικό ρεύμα – παρόμοια με τα φωτοβολταϊκά στοιχεία στους ηλιακούς συλλέκτες.

Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές διαμόρφωσαν τα OPD για να χρησιμοποιήσουν ένα συμβολόμετρο Fabry-Pérot, το οποίο αποτελείται από δύο καμπυλωτά κάτοπτρα που βρίσκονται το ένα απέναντι στο άλλο. Όταν ευθυγραμμίστηκαν με αυτόν τον τρόπο, τα OPDs ανίχνευσαν συγκεκριμένα μήκη κύματος του φωτός που μεταδίδεται από τη συστοιχία OLED.

Με την αποστολή δεδομένων από τον πομπό στον δέκτη, οι ερευνητές απέδειξαν ότι ακόμη και τα φωτιστικά εσωτερικού χώρου μπορούν να εξοπλιστούν με την πηγή φωτός για τη μεταφορά δεδομένων σε ένα σύστημα Li-Fi. Η σύνθετη πηγή φωτός τους είχε επίσης χαμηλότερο ρυθμό σφάλματος σε σύγκριση με τον συμβατικό φωτισμό, καθώς κατέστειλε τις παρεμβολές.

Οι επιστήμονες δοκίμασαν αυτή την τεχνολογία σε συγκεκριμένες εργαστηριακές συνθήκες που σχεδιάστηκαν για την ελαχιστοποίηση των παρεμβολών και τη διασφάλιση της ακρίβειας των δεδομένων. Στόχος τους όμως είναι να τη δοκιμάσουν σε πραγματικές συνθήκες για να κατανοήσουν καλύτερα πώς λειτουργεί το σύστημα στην πράξη. «Θα υπάρχουν παρεμβολές από το τοπικό περιβάλλον, όπως άλλες πηγές φωτός και σκόνη», σημειώνουν οι ερευνητές, οι οποίοι θέλουν επίσης να δοκιμάσουν αν το σύστημα Li-Fi λειτουργεί με έναν κινούμενο δέκτη, αντί για έναν σταθερό.