Комбинированный оптический передатчик и приемник

Осуществлена двунаправленная передача оптического сигнала между двумя идентичными устройствами с использованием перовскитных диодов.

Исследователи из Университета Линчёпинга (LiU) вместе с коллегами из Китая разработали крошечный прибор, который одновременно является и оптическим передатчиком и приемником. «Это очень важно для миниатюризации оптоэлектронных систем», - говорит профессор LiU Фэн Гао (Feng Gao).

Чуньсюн Бао (Chunxiong Bao), постдок из Университета Линчёпинга, вводит предложение на экране компьютера, и то же самое предложение немедленно появляется на соседнем экране, оптически передаваемое с одного диода на другой. Диод сделан из перовскита, одного из большого семейства материалов, определяемых их особой кристаллической структурой.

Перовскиты состоят из металла и галогена и зарекомендовали себя как универсальные полупроводники, которые легко и дешево изготовить. Они также обладают полезным свойством детектирования и излучения света. Исследователи из Университета Линчёпинга вместе с китайскими коллегами разработали диод, который может работать в дуплексном режиме: он может принимать оптические сигналы и может так же легко передавать их. Это означает, что текст и фотографии могут передаваться по беспроводной сети от одного устройства к другому и обратно, используя два идентичных устройства. И так быстро, что мы воспринимаем это как происходящее в режиме реального времени.

Осенью 2018 года д-р Чуньсюн Бао обнаружил подходящий перовскит для создания фотоприемника, демонстрирующего более высокую производительность и длительный срок службы, и описал это в статье в Advanced Materials. Разработка светодиодов из перовскитов также достигла быстрого прогресса. Вейдон Сюй (Weidong Xu), постдок из Университета Линчёпинга, в прошлом году разработал перовскитный светодиод с эффективностью 21%, который является одним из лучших в мире, и опубликовал результаты в журнале Nature Photonics. Теперь ученые сумели разработать перовскит, который состоит из светодиода и в то же время является отличным фотоприемником.

Вся оптическая связь требует быстрых и надежных фотоприемников - устройств, которые захватывают свет и преобразуют его в электрический сигнал. В современных системах оптической связи используются фотоприемники, изготовленные из таких материалов, как кремний и арсенид индия-галлия. Они, однако, дороги и не могут использоваться в приложениях, которые требуют небольшого веса, гибкости или больших поверхностей.

«Чтобы продемонстрировать потенциал нашего диода с двойной функцией, мы создали монолитный датчик, который распознает сердцебиение в режиме реального времени, и оптическую двунаправленную систему связи», - говорит д-р Чуньсюн Бао.

Этот крошечный блок, который может принимать и передавать оптические сигналы, предоставляет уникальную возможность упростить и уменьшить современные оптические системы, в частности, учитывая, что он также может быть интегрирован с традиционными электронными схемами.

«Нам удалось объединить передачу и прием оптического сигнала в одну схему, что позволяет передавать оптические сигналы в обоих направлениях между двумя одинаковыми цепями. Это ценно в области миниатюрной и интегрированной оптоэлектроники», - говорит руководитель исследований в отделе биомолекулярной и органической электроники профессор Фен Гао (Feng Gao).

Перовскит, который состоит из светодиода и в то же время является отличным фотоприемником.