Радиоволны плохо распространяются по воде, поэтому такие устройства, как ROVS (автомобили с дистанционным управлением), должны быть связаны с их оператором через кабель связи. Тем не менее, согласно новому исследованию, солнечные панели вскоре могут обеспечить практическую подводную световую связь.
Во-первых, различные группы уже использовали импульсы лазерного излучения для передачи данных под водой . Однако функциональность таких систем была ограничена из-за того, что передатчик, который излучает свет, должен быть точно совмещен с фотодиодом, который его принимает. Из-за этого ограничения два блока должны располагаться достаточно близко друг к другу.
Солнечные элементы, с другой стороны, предназначены для сбора рассеянного входящего света с большой площади. Однако, к сожалению, они гораздо лучше справляются с передачей этого света в электрическую цепь, чем с преобразованием его в сигнал данных. Команда из китайского университета Чжэцзян теперь утверждает, что устранила этот недостаток.
«До сих пор для достижения высокоскоростных соединений с использованием готовых кремниевых солнечных элементов требовались сложные схемы и алгоритмы модуляции, для которых требовались интенсивные вычислительные ресурсы, использующие дополнительную мощность и создающие высокую задержку обработки», — сказал ведущий ученый, проф. Цзин Сюй. «Используя [компьютерное] моделирование и симуляцию подключенных солнечных элементов, мы оптимизировали периферийную схему, что значительно улучшило производительность нашего детектора на основе солнечных элементов».
Получившаяся установка включала в себя массив связанных солнечных элементов 3 x 3, создавая зону обнаружения размером 3,4 x 3,4 см (1,3 дюйма). Этот массив был размещен на одном конце 7-метрового резервуара для воды, на другом конце которого был лазерный диод. Однако из-за ряда зеркал внутри резервуара лазерный луч должен был пройти в общей сложности 35 метров, чтобы попасть от диода к солнечной батарее.
Сообщается, что при тестировании система продемонстрировала надежную стабильность, низкое энергопотребление и гораздо более высокую полосу обнаружения, чем сообщалось в предыдущих исследованиях, в которых для той же цели использовались коммерческие солнечные элементы. В частности, ученым удалось добиться полосы пропускания -20 дБ на частоте 63,4 МГц, что позволило обеспечить подводную беспроводную оптическую связь со скоростью 35 метров/150 Мбит/с (мегабит в секунду).
Сюй и его коллеги теперь планируют изучить, насколько эффективна установка для обнаружения слабых оптических сигналов, подобных тем, с которыми ей придется работать в мутной или иной мутной воде.
Исследование описано в статье, недавно опубликованной в журнале Optics Letters .
Изображения: Jing Xu, Zhejiang University
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК
Опубликуйте материал о вашем проекте, стартапе или технологии
hello@technovery.com