Des chercheurs de l'Université du Zhejiang en Chine utilisent des cellules solaires pour établir une communication sans fil rapide sous l'eau. Une approche qui pourrait permettre aux appareils qui transmettent des données et produisent de l'énergie.
Bien que les cellules solaires soient conçues pour convertir la lumière en énergie, les chercheurs ont montré qu'elles peuvent également être utilisées pour atteindre un débit de données élevé. communication optique sous-marine sans fil. Cette nouvelle approche pourrait offrir un moyen économique et à faible consommation d'énergie de transmettre des données sous l'eau.
Optimisé pour la communication
Les cellules solaires sont conçues pour capter la lumière diffusée provenant d'une zone assez large. Son efficacité est bien meilleure pour canaliser cette lumière dans un circuit électrique que pour la convertir en un signal de données. Par rapport à l'utilisation d'ondes radio ou acoustiques, la communication sans fil sous-marine basée sur la lumière présente une vitesse plus élevée, une latence plus faible et nécessite moins d'énergie. Maintenant, cependant, une équipe de l'Université chinoise du Zhejiang dit qu'il est possible de s'attaquer à ce problème.
" Jusqu'à présent, la réalisation de liaisons à haut débit à l'aide de cellules solaires au silicium prêtes à l'emploi nécessitait des schémas et des algorithmes de modulation complexes, gourmands en ressources de calcul, qui utilisent une puissance supplémentaire et créent une latence de traitement élevée », a déclaré le scientifique principal, le Dr Professeur Jing Xu. "En utilisant la modélisation (informatique) et la simulation de cellules solaires connectées, nous avons optimisé le circuit périphérique, ce qui a considérablement amélioré les performances de notre détecteur à base de cellules solaires", a-t-il déclaré. ajoute.
Besoin d'une communication sous-marine efficace
Selon Jing Xu, il existe un besoin critique de communication sous-marine efficace pour répondre à la demande croissante de échange de données sous-marines . Surtout, pour les activités de protection des océans du monde entier. Par exemple, dans les efforts de conservation des coraux, les liaisons de données deviennent nécessaires pour transmettre des données aux plongeurs, aux sous-marins habités, aux capteurs sous-marins et aux véhicules sous-marins autonomes sans pilote aux navires de surface qui prennent en charge ce travail.
Dans le revue Optique Lettres , Xu et son équipe rapportent expérience de laboratoire dans lequel ils ont utilisé un ensemble de cellules solaires disponibles dans le commerce pour créer un système sans lentille optimisé pour la détection optique sous-marine à grande vitesse. Les cellules solaires offrent une zone de détection beaucoup plus grande que les photodiodes traditionnellement utilisées comme détecteurs dans les communications optiques sans fil.
"Au meilleur de notre connaissance, nous avons démontré la bande passante la plus élevée jamais atteinte pour un système de communication optique commercial basé sur des panneaux solaires en silicium avec une grande zone de détection ", a déclaré Xu. "Ce type de système pourrait même permettre l'échange de données et la production d'électricité avec un seul appareil."
Expérience menée par des chercheurs de l'Université du Zhejiang
essais sous-marins
Les chercheurs ont testé la nouvelle conception dans laquelle ils ont utilisé un Panneau solaire 3×3 pour créer une zone de détection de 3.4 × 3.4 centimètres, dans un réservoir d'eau de 7 mètres de long qui imitait un canal sous-marin. Des miroirs ont également été utilisés pour étendre la longueur du trajet du signal optique, créant une distance de transmission de 35 mètres.
Ce système a montré stabilité fiable, faible consommation d'énergie et hautes performances . Même si un schéma de détection simple a été utilisé, ce nouveau système présentait une bande passante de détection beaucoup plus élevée, conduisant à un débit de données plus élevé, par rapport à d'autres études utilisant des cellules solaires au silicium commerciales avec une grande zone de détection comme détecteurs.
Afin d'optimiser ce système pour une application dans le monde réel dans les communications sous-marines, Xu et les autres chercheurs prévoient d'étudier son performance avec des signaux optiques faibles . Ces tests démontreront comment le système fonctionne dans de l'eau boueuse et/ou en mouvement. À leur tour, ils travaillent également à rendre le système plus pratique en ajustant des paramètres clés tels que le nombre de cellules solaires dans le réseau et la tension de polarisation inverse requise.
