Zonnepanelen maken binnenkort draadloze verbindingen onder water mogelijk

Onderzoekers van de Zhejiang University in China gebruiken zonnecellen voor snelle draadloze communicatie onder water. Een aanpak die apparaten in staat zou kunnen stellen die gegevens verzenden en stroom produceren.

Hoewel zonnecellen zijn ontworpen om licht om te zetten in energie, hebben onderzoekers aangetoond dat ze ook kunnen worden gebruikt om hoge datasnelheden te bereiken draadloze onderwater optische communicatie. Deze nieuwe aanpak kan een energiezuinige, kosteneffectieve manier bieden om gegevens onder water te verzenden.

Zonnepanelen maken binnenkort draadloze verbindingen onder water mogelijk

Geoptimaliseerd voor communicatie

Zonnecellen zijn ontworpen om binnenkomend verstrooid licht uit een vrij groot gebied op te vangen. Zijn efficiëntie is veel beter in het kanaliseren van dat licht in een elektrisch circuit dan in het omzetten ervan in een datasignaal. Vergeleken met het gebruik van radio- of akoestische golven, vertoont op licht gebaseerde draadloze communicatie onder water een hogere snelheid, lagere latentie en vereist minder stroom. Nu zegt een team van de Chinese universiteit van Zhejiang dat het mogelijk is om dit aan te pakken.

" Tot nu toe waren voor het bereiken van hogesnelheidsverbindingen met gebruikmaking van kant-en-klare siliciumzonnecellen complexe modulatieschema's en algoritmen vereist, die rekenintensief zijn en extra vermogen verbruiken en een hoge verwerkingslatentie creëren, " zei hoofdwetenschapper Dr. Professor Jing Xu. "Met behulp van (computer)modellering en simulatie van aangesloten zonnecellen hebben we het perifere circuit geoptimaliseerd, wat de prestaties van onze op zonnecellen gebaseerde detector aanzienlijk heeft verbeterd", zegt hij. toevoegt.

Nood aan efficiënte onderwatercommunicatie

Volgens Jing Xu is er een kritieke behoefte aan efficiënte onderwatercommunicatie om aan de groeiende vraag naar: uitwisseling van gegevens onder water . Vooral voor activiteiten om de oceanen over de hele wereld te beschermen. Bij inspanningen voor het behoud van koraal worden bijvoorbeeld gegevenskoppelingen nodig om gegevens te verzenden naar duikers, bemande onderzeeërs, onderwatersensoren en onbemande autonome onderwatervoertuigen naar oppervlakteschepen die dit werk ondersteunen.

In het tijdschrift Optica Letters , Xu en zijn team rapporteren over de laboratoriumexperiment waarin ze een reeks in de handel verkrijgbare zonnecellen gebruikten om een ​​lensloos systeem te creëren dat is geoptimaliseerd voor optische detectie onder water met hoge snelheid. Zonnecellen bieden een veel groter detectiegebied dan fotodiodes die traditioneel worden gebruikt als detectoren in draadloze optische communicatie.

“Voor zover wij weten, hebben we de hoogste bandbreedte aangetoond die ooit is bereikt voor een commercieel optisch communicatiesysteem op basis van siliciumzonnepanelen met een groot detectiegebied ', zei Xu. "Dit type systeem zou zelfs gegevensuitwisseling en stroomopwekking met één apparaat mogelijk kunnen maken."

Experimento de los Investigadores de la Universidad de ZhejiangExperiment door onderzoekers van de Zhejiang University

onderwatertests

De onderzoekers testten het nieuwe ontwerp waarin ze een 3×3 zonnepaneel om een ​​detectiegebied van 3.4 x 3.4 centimeter te creëren, in een 7 meter lange watertank die een onderwaterkanaal nabootste. Er werden ook spiegels gebruikt om de lengte van het optische signaalpad te verlengen, waardoor een transmissieafstand van 35 meter werd gecreëerd.

Dit systeem toonde: betrouwbare stabiliteit, laag stroomverbruik en hoge prestaties . Hoewel een eenvoudig detectieschema werd gebruikt, vertoonde dit nieuwe systeem een ​​veel hogere detectiebandbreedte, wat leidde tot een hogere gegevenssnelheid, in vergelijking met andere onderzoeken waarbij commerciële siliciumzonnecellen met een groot detectiegebied als detectoren werden gebruikt.

Om dit systeem te optimaliseren voor real-world toepassing in onderwatercommunicatie, zijn Xu en de andere onderzoekers van plan om de prestaties met zwakke optische signalen . Deze tests laten zien hoe het systeem presteert in modderig en/of stromend water. Op hun beurt werken ze ook aan het praktischer maken van het systeem door belangrijke parameters aan te passen, zoals het aantal zonnecellen in de array en de vereiste sperspanning.