1 中国科学院大学微电子学院, 北京 101408
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
针对物联网的广覆盖、多连接的应用需求,研究了超低照度下的可见光通信技术。采用LED照明灯发送红外协议格式的可见光信号时,调制深度小于0.625%时人眼觉察不到闪烁。参考朗伯光源辐射模型,模拟了一个30 m×2.1 m×2.6 m的室内可见光通信场景,仿真结果表明调制深度为0.46%时使用20×12阵列的9.7 W LED照明灯作为发射装置,其有效光信号覆盖范围可达616 m 2。在实验室搭建了可见光智能家居系统,测试遥控机器人对该信号响应准确率为100%时的最远距离,实验测试结果为14.3 m,与仿真运算结果14 m间相对误差约为2%。
光通信 智能家居系统 双模光电接收器 红外控制系统
1 中国科学院大学微电子学院, 北京 100049
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
针对速率为100 Mbit/s、偏置电流为0.15 A的使用开关键控调制的可见光通信系统,通过软件仿真和实验验证相结合的方法,研究了调制度对通信系统性能以及照明效果的影响。结果表明,随着调制度的增大,误码率减小,且距离越短,误码率对调制度的变化越敏感。当速率为100 Mbit/s、距离为12.0 m时,在1 W荧光型发光二极管的可见光通信系统中,调制度最小为0.1就可以满足前向纠错误码率门限要求。如果对通信系统的可靠性要求较高,调制度应在0.1和误码率为0所对应的调制度之间选择,且调制度的大小不会对照明效果产生影响。
光通信 可见光通信 调制度 误码率
中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
研究了高速可见光通信(VLC)系统中荧光型LED光源的直流偏置电流大小与系统响应时间、误码率的关系; 搭建了高速可见光通信测试系统, 用于验证如何通过设置合适的LED光源的直流偏置电流使可见光通信系统达到更高的通信速率和更低的误码率。实验测试结果表明, 在直流偏置电流为60~80mA, 1W的荧光型LED的响应时间较短, 系统的误码率较低, 此时可见光通信系统可达到最大传输速率。
可见光通信 荧光型LED 直流偏置 误码率 visible light communication phosphorescent white LEDs DC bias BET
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China
2 School of Computer and Communication Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China
We experimentally demonstrate a high-speed phosphorescent white light emitting diode (LED) visible light communication (VLC) system without utilizing an optical blue filter. Here, the white light response is equalized by using the proposed analog equalizers. The 3 dB bandwidth of the VLC link could be extended from 3 to 132 MHz, which allows 330 Mbit/s non-return-to-zero on–off keying (NRZ-OOK) data transmission with a bit error ratio (BER) of 7.2×10 10 and 672 Mbit/s 64-quadrature amplitude modulation (64-QAM) data transmission with a BER of 3.2×10 3. These resultant BERs are less than the forward error correction (FEC) limit of 3.8×10 3. The VLC link distance is 1 m using a single 1 W LED. The transmitter and receiver modules are integrated to a compact size. Furthermore, the relationships between the signal performance and illumination level or optical power are investigated and analyzed.
060.4510 Optical communications 060.2605 Free-space optical communication 200.2605 Free-space optical communication Chinese Optics Letters
2015, 13(8): 080605
中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点联合实验室,北京 100083
采用硅光电池阵列作为接收机探测器,在Matlab/Simulink环境中建立了可见光通信(VLC)系统模型,对硅光电池阵列的UI特性和输出功率特性进行了仿真研究,同时研究了结电容和光照度对硅光电池响应带宽的影响。研究结果表明硅光电池结电容越小,响应带宽越大,硅光电池结电容为2pF时,响应带宽最大可为10MHz,满足无线通信和无线供能复用的可见光通信系统应用要求。
可见光通信 无线供能 光电池探测器 Matlab/Simulink仿真 visible light communication wireless energy harvesting photocell detector Matlab/Simulink simulation
中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
基于白光发光二极管(LED)能够被高速调制的特性, 制作了室内半导体照明的可见光音频通信系统。针对可见光音频系统涉及较大数据量传输的场景, 在原有的半导体照明平衡编码技术基础上, 提出了一种改良型的稳定照明编码方式, 在保证输出连续、稳定0-1数据码流的同时, 将编码效率提高了10%以上, 减小了传输时长, 降低了编码冗余度。
光通信 可见光音频通信 平衡编码 编码效率 白光发光二极管 optical communications visible-light audio communication balance coding coding redundancy white light emitting diode
在探测器光电转换效率的理论分析和实际测试结果基础上，建立了其功率电流(P-I)特性的非线性模型。基于该模型分析了探测器工作于线性区和饱和区的光电转换能力，将实际测试结果和理论分析结合，研究了探测器响应度饱和情况下可见光通信系统的幅频响应的变化。实验结果表明在可见光通信(VLC)系统的设计中，荧光粉的余辉虽然不会被高速调制，但是它会降低光电探测器的幅频响应度，由于光功率过大导致的探测器响应度饱和会影响系统的幅频响应幅值和系统带宽。
光通信 可见光通信 光电转换 探测器 非线性
中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室， 北京 100083
将可见光通信引入到家庭网络中。为了简化通信光源的布线，设计了一种新型的基于可见光通信和电力线载波通信的家庭网络系统。介绍了家庭网络的总体结构，分别阐述了家庭网关、白光发光二极管(LED)驱动和网络用具的硬件和软件实现方法。可见光通信和电力线载波通信可以有效地应用于家庭网络，促进室内可见光通信的研究和发展。
光通信 室内可见光通信 电力线载波通信 家庭网络 白光发光二极管 激光与光电子学进展
2011, 48(10): 100604
中国科学院半导体研究所，集成光电子学国家重点联合实验室，北京 100083
导出了一种用系统10%－90%上升时间所表示的最坏情况下多模光纤色散功率代价的计算方法。将最坏情况下的眼图闭合用光接收器在t0时刻的输出信号波形表示，从而得到了色散功率代价的数学表达式。为了得到光接收器输出信号波形的解析解，假设多模光纤链路是一个低通滤波器，其归一化脉冲响应是高斯形式的。用这种方法对甚短距离光传输系统VSR－1的色散功率代价做了计算分析，所得结果可作为最坏情况下VSR－1链路功率预算分析的参考。
色散功率代价 多模光纤 甚短距离光传输(VSR) dispersion penalty multimode fiber Very Short Reach (VSR)
