盖世汽车讯 柏林费迪南德-布劳恩研究所（Ferdinand-Braun-Institut，FBH）及其合作机构的研究人员利用新型远紫外（Far-UVC）LED，实现了高达每秒 1.5 吉比特（1.5 Gbps）的数据传输速率。这些由 FBH 研发的器件刷新了波长低于 235 纳米的无线光通信纪录。远紫外技术在户外通信方面具有显著优势：在该光谱范围内，阳光几乎不会产生背景信号。因此，该技术有望实现可靠的户外光通信链路，并在射频通信达到局限时作为其有效补充。

图片来源：FBH

自动驾驶汽车与无人机、互联工业设备、机器人技术以及民防应用，无一不依赖于可靠的无线数据连接。与此同时，越来越多的系统正在争夺有限的频段资源。因此，光无线通信可以成为射频技术的有效补充。

然而，采用可见光或红外光的系统在户外环境中面临着一项重大挑战。太阳也会在这些波长范围内发射辐射。这种太阳背景辐射会干扰光信号，从而增加可靠数据传输的难度。正因如此，此类系统往往需要精确对准的激光束。

UVC通信不受太阳背景辐射干扰

UVC光具有一项决定性优势。在波长低于280纳米（nm）的范围内，几乎没有太阳辐射能到达地球表面，因为这些辐射会被大气层上层吸收。因此，利用UVC光进行的光学无线通信，在很大程度上不受来自太阳的背景信号干扰。

研究人员在实验中使用了波长低于235纳米的远紫外（far-UVC）光。这种辐射会被皮肤外层的非活体组织强烈吸收，且穿透活体组织的深度远浅于波长较长的紫外辐射。因此，这种紫外光被认为对人体健康无害，适合在靠近人体的场景下应用。

经优化的远紫外（far-UVC）LED 可实现实用的数据传输速率

“我们专门针对该光谱范围内的光通信应用优化了这些 LED，”FBH 资深科学家 Jan Ruschel 博士表示，“按国际标准衡量，它们能提供高光功率，且具备极快的调制速度。这使其非常适合室内及户外环境下的光数据传输。”

为此，FBH 团队将远紫外 LED 的发光表面划分成了许多微小区域。这种微小区域设计降低了结电容并提高了电流密度，从而使这些 LED 相比发光面积较大的传统器件，能够实现更高的调制带宽。

斯特拉斯克莱德大学（University of Strathclyde）和剑桥大学的研究人员利用这些LED构建并测试了一套光无线通信系统。在发射端与接收端保持视距（line-of-sight）连接的情况下，该系统实现了30厘米（12英寸）距离内高达每秒1.5千兆比特（1.5 Gbps）的数据传输速率。这些测试是在室内环境光线下进行的，刷新了此类短波长数据传输的速率纪录。

这项研究是TITAN项目的一部分；TITAN是由剑桥大学牵头的一个英国国家级电信研究中心。

下一步：实现更长距离的非视距通信

远紫外C波段（Far-UVC）还具有另一项优势：空气中的分子会散射光线，且这种瑞利散射（Rayleigh scattering）在波长较短时更为强烈。因此，即便发射端与接收端未直接对准，或者视线受障碍物阻挡，部分信号仍能到达接收端。

这一特性使得UVC光在所谓的“非视距通信”领域极具应用前景。研究人员目前正致力于评估远紫外C波段LED利用这一特性的效能。此外，他们还计划进一步优化发射端与接收端，以实现更长、更具实际应用价值的通信距离，并研究大气条件对传输路径的影响。

“达到具备实际应用价值的数据传输速率，是迈出的重要一步，”Ruschel说道，“接下来，我们要确定远紫外C波段通信在何种距离和环境条件下能够真正投入使用——特别是在非视距通信的场景下。”