新型有機(jī)LED突破數(shù)據(jù)速度

研究人員正在用一種新型有機(jī)LED來(lái)突破數(shù)據(jù)速度的界限。

近年來(lái)，對(duì)更快數(shù)據(jù)傳輸速度的日益增長(zhǎng)的需求已經(jīng)將研究者的注意力從帶寬受限的無(wú)線電技術(shù)轉(zhuǎn)移到光無(wú)線通信系統(tǒng)，它通過(guò)利用電磁頻譜的紫外到紅外區(qū)域提供“實(shí)際上”無(wú)限的帶寬(>400?THz)。在這些系統(tǒng)中，可見(jiàn)光通信(VLC)之所以吸引人，是因?yàn)樗锌赡芾靡呀?jīng)廣泛用于從照明系統(tǒng)到移動(dòng)電話和電視顯示器這些商業(yè)應(yīng)用中的發(fā)光設(shè)備。

在迄今為止報(bào)道的最快的VLC鏈路中，光發(fā)射器由發(fā)光二極管(LED)和激光二極管(LD)組成，這些二極管以無(wú)機(jī)半導(dǎo)體（通常是氮化鎵）作為發(fā)射介質(zhì)，具有高光輸出功率和寬帶寬 。這些特性使無(wú)機(jī)LED和LD適合集成到能夠同時(shí)提供白色照明和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬捎谜彰髟O(shè)備中。但是，有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)的使用是一種有效的替代，這對(duì)于VLC引起了極大的關(guān)注。人們對(duì)用于通信的OLED的興趣不僅受到它們?cè)陲@示技術(shù)中的廣泛使用的推動(dòng)，還受到有機(jī)電子技術(shù)成功的相同優(yōu)勢(shì)的驅(qū)動(dòng)。重要的是，有機(jī)半導(dǎo)體可以通過(guò)熱蒸發(fā)或旋涂、刮涂、噴墨、噴涂溶液廉價(jià)地大面積沉積。大面積OS(Organic semiconductor)的照明設(shè)備已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)，并且有望成為OLED(AMOLED)顯示器之后OS(Organic semiconductor)的下一個(gè)大規(guī)模應(yīng)用。

可見(jiàn)光通信(VLC)是一種依靠光強(qiáng)度調(diào)制的無(wú)線技術(shù)，可能會(huì)改變物聯(lián)網(wǎng)(IoT)連接。但是，非透明介質(zhì)中可見(jiàn)光的低穿透深度阻礙了VLC。一種解決方案是將操作擴(kuò)展到“近（不）可見(jiàn)”近紅外（NIR，700-1000 nm）區(qū)域，將光譜范圍擴(kuò)展到近紅外（NIR，700–1000 nm）不僅可以擴(kuò)展VLC鏈路的帶寬，而且還可為將其集成到許多利用NIR輻射的應(yīng)用中鋪平道路。近紅外發(fā)射裝置用于幾個(gè)不同的領(lǐng)域，包括安全性、生物檢測(cè)和光動(dòng)力/光熱治療，后兩者得益于該光譜窗口中生物組織的半透明性。在可穿戴或植入式生物傳感器的情況下，NIR光子可用于監(jiān)視人類生命體征并與其他設(shè)備進(jìn)行無(wú)線通信。

科學(xué)家創(chuàng)造了新的遠(yuǎn)紅/近紅外溶液處理的OLED。通過(guò)將設(shè)備集成到實(shí)時(shí)VLC裝置中，如下圖1a所示，達(dá)到了超過(guò)1 Mb / s的無(wú)錯(cuò)誤傳輸速度通。成功地?cái)U(kuò)展了帶寬，并為有機(jī)發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)了有史以來(lái)最快的數(shù)據(jù)速度。

圖1. 用于VLC的發(fā)近紅外光的OLED

新型OLED在《光科學(xué)與應(yīng)用》雜志上進(jìn)行了描述，為新型物聯(lián)網(wǎng)（IoT）連接以及可穿戴和可植入生物傳感器技術(shù)創(chuàng)造了機(jī)遇。

該項(xiàng)目是紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)、倫敦大學(xué)學(xué)院、倫敦納米技術(shù)中心、波蘭科學(xué)院有機(jī)化學(xué)研究所（波蘭華沙）和國(guó)家研究委員會(huì)納米結(jié)構(gòu)材料研究所(CNR-ISMN, Bologna, Italy)之間的合作。

從物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的角度來(lái)看，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)這一開(kāi)創(chuàng)性設(shè)備實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)速率足以支持室內(nèi)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路。

研究人員強(qiáng)調(diào)了在沒(méi)有計(jì)算復(fù)雜和功率要求高的均衡器的情況下實(shí)現(xiàn)這種數(shù)據(jù)速率的可能性。由于有機(jī)發(fā)光二極管的活性層中沒(méi)有有毒的重金屬，新的VLC裝置有望集成便攜式、可佩戴或可植入的有機(jī)生物傳感器。