据介绍,水下无线光通信(UWOC)是实现水下传感、海底通信和水陆通信的重要技术之一。在系统内部,发射效率高、复合速率快、光衰小的发射机对UWOC的传输距离和数据速率起着决定性的作用。直接调制激光二极管 (LD) 是最常用的 UWOC 光源之一,因为它们能够产生具有高调制带宽的光信号,但通常只产生单色光。波长为 450-550 nm 的光在水中的衰减最低。蓝光在纯水中的吸收系数最低,而在某些现实水域中,绿光可以达到较低的吸收。因此,对于不同的水下环境,如果能够快速实现用于传输信号的光的颜色转换,对UWOC将更加有利。卤化铅钙钛矿纳米晶体 (NCs)(CsPbBr3、MAPbBr3)已被证明具有高色纯度、短发射寿命和出色的发光效率。如果可以进一步解决它们较差的稳定性,它们将成为 UWOC 中颜色转换的独特候选者。
在这项工作中,利用具有超高稳定性和高光学带宽的全无机非晶玻璃(CsPbBr3 NCs-玻璃)中的绿色发光 CsPbBr3 纳米晶体来实现颜色可切换的 UWOC。玻璃基体的大折射率提高了 CsPbBr3 NCs 的辐射跃迁率(衰减时间 3.22 ns),实现了 180 MHz 的 -3dB 光学带宽。此外,我们构建了一个具有 450 nm LD 的 UWOC 系统来泵送 CsPbBr3 NCs-玻璃和一个长度为 15 cm 的水箱来模拟水下通道。来自 LD 泵浦 CsPbBr3 NCs 玻璃的绿光被带有 495 nm 长通滤光片的高灵敏度 APD 捕获以去除蓝光。可实现的最高数据速率为 185 Mbps,实测 BER 为 2.32 × 10-3,低于前向纠错 (FEC) 限制 3.8 × 10-3。随着以 180 Mbps 的数据速率连续延长运行时间,BER 表现出微弱的波动,并且始终在 24 小时内满足 FEC 标准。我们相信 CsPbBr3 NCs-玻璃由于其优异的光学性能和稳定性,在光通信和照明方面具有巨大的潜力。(内容根据现场资料整理,如有出入敬请谅解)