Facebook想使用熒光材料提升“天鷹”無人機(jī)性能

近日，F(xiàn)acebook的Connectivity Lab團(tuán)隊(duì)，在《Optica》期刊上發(fā)布了一篇論文，論述了在自由空間光通信中使用熒光提升信號(hào)檢測(cè)。自由空間光通信無疑涉及到Facebook去年啟動(dòng)的“天鷹” 激光無人機(jī)項(xiàng)目（Project Aquila），該項(xiàng)目旨在用太陽能無人機(jī)與信號(hào)站組成網(wǎng)絡(luò)，通過激光通信向地面?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)不需要鋪設(shè)光纖電纜，就能讓偏遠(yuǎn)地區(qū)也能連上網(wǎng)絡(luò)。

這篇論文的共同撰寫者包括T. Peyronel、 K. J. Quirk、S. C. Wang 和 T. G. Tiecke，他們都是Facebook的員工。論文顯示，使用熒光材料可以增加光電二極管的有效面積和視場(chǎng)，同時(shí)不減損其反應(yīng)時(shí)間。具體方法是選擇一定密度的染料覆蓋在檢測(cè)器表面，使其成為一個(gè)熒光檢測(cè)器（Luminescent detector ，簡(jiǎn)稱LD），由于熒光染料的作用，檢測(cè)器在吸收了一定波長(zhǎng)的光后能夠再以另一種波長(zhǎng)的光發(fā)射出去。比如，吸收進(jìn)藍(lán)色的光，但是發(fā)射出綠色的光。

這種光波長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換非常迅速，例如從藍(lán)光吸收到綠光發(fā)射只花費(fèi)不到2納秒的時(shí)間，另外結(jié)合一種叫做“正交頻分復(fù)用”（ OFDM）的技術(shù)，盡管系統(tǒng)的寬帶是100MHz，傳輸速率也能超過 2 Gbps。研究人員T. G. Tiecke表示，這一新技術(shù)將會(huì)使自由空間光傳輸速率在理論上超過 10 Gbps。

成型熒光檢測(cè)器呈現(xiàn)如下圖的一個(gè)燈泡外形，由一片一片的熒光片模塊構(gòu)成，可以全方位地吸收光。

圖自：Facebook Connectivity Lab

熒光檢測(cè)器已經(jīng)證明了其有效面積增加了3個(gè)數(shù)量級(jí)，同時(shí)也表現(xiàn)出全方位的敏感性，論文中表示未來的研究將會(huì)專注于為通信應(yīng)用領(lǐng)域開發(fā)定制材料。

“天鷹” 激光無人機(jī)目前存在的一個(gè)問題就是在傳輸網(wǎng)絡(luò)時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花，也被稱作“閃光”。大氣層的亂流會(huì)引發(fā)光的波動(dòng)，最終會(huì)導(dǎo)致信號(hào)減弱。研究人員相信這種帶有染料的新技術(shù)將很有可能抑制住這種火花效應(yīng)。

盡管這項(xiàng)研究前景廣闊，但也并不足以讓“天鷹” 激光無人機(jī)完成覆蓋偏遠(yuǎn)地區(qū)的目標(biāo)，因?yàn)槔_無人機(jī)的還有另一個(gè)大問題--電池。而且這項(xiàng)新的光學(xué)技術(shù)將仍然需要在現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行更多的試驗(yàn)。

Via OSA Publishing, TC

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