Cercetătorii de la Universitatea Zhejiang din China folosesc celule solare pentru a realiza o comunicare rapidă fără fir sub apă. O abordare care ar putea activa dispozitive care transmit date și produc energie.
Deși celulele solare sunt concepute pentru a transforma lumina în energie, cercetătorii au arătat că ele pot fi folosite și pentru a obține o rată de date ridicată. comunicație optică subacvatică fără fir. Această nouă abordare ar putea oferi o modalitate eficientă din punct de vedere al costurilor și de a transmite date sub apă.
Optimizat pentru comunicare
Celulele solare sunt proiectate pentru a capta lumina împrăștiată care vine dintr-o zonă destul de largă. Eficiența sa este mult mai bună în a canaliza acea lumină într-un circuit electric decât în a o transforma într-un semnal de date. În comparație cu utilizarea undelor radio sau acustice, comunicarea fără fir subacvatică bazată pe lumină prezintă o viteză mai mare, o latență mai mică și necesită mai puțină energie. Acum, totuși, o echipă de la Universitatea Zhejiang din China spune că este posibil să se rezolve acest lucru.
Până în prezent, realizarea de legături de mare viteză folosind celule solare de siliciu standard a necesitat scheme complexe de modulare și algoritmi, care consumă resurse de calcul, care utilizează putere suplimentară și creează o latență mare de procesare. a spus omul de știință principal, dr. profesor Jing Xu. „Folosind modelarea (pe computer) și simularea celulelor solare conectate, am optimizat circuitul periferic, ceea ce a îmbunătățit semnificativ performanța detectorului nostru bazat pe celule solare”, a spus el. adaugă.
Necesitatea unei comunicări subacvatice eficiente
Potrivit lui Jing Xu, există o nevoie critică de comunicare subacvatică eficientă pentru a satisface cererea în creștere schimb de date subacvatice . Mai presus de toate, pentru activități de protejare a oceanelor din întreaga lume. De exemplu, în eforturile de conservare a coralilor, legăturile de date devin necesare pentru a transmite date către scafandri, submarine cu echipaj, senzori subacvatici și vehicule subacvatice autonome fără pilot către navele de suprafață care sprijină această activitate.
În jurnalul Optics Letters , Xu și echipa sa raport cu privire la experiment de laborator în care au folosit o serie de celule solare disponibile comercial pentru a crea un sistem fără lentile optimizat pentru detectarea optică subacvatică de mare viteză. Celulele solare oferă o zonă de detectare mult mai mare decât fotodiodele utilizate în mod tradițional ca detectoare în comunicațiile optice fără fir.
„Din cunoștințele noastre, am demonstrat cea mai mare lățime de bandă realizată vreodată pentru un sistem comercial de comunicații optice bazat pe panouri solare de siliciu cu o zonă mare de detectare. ”, a spus Xu. „Acest tip de sistem ar putea permite chiar schimbul de date și generarea de energie cu un singur dispozitiv.”
Experiment realizat de cercetători de la Universitatea Zhejiang
teste subacvatice
Cercetătorii au testat noul design în care au folosit a panou solar 3×3 pentru a crea o zonă de detectare de 3.4×3.4 centimetri, într-un rezervor de apă lung de 7 metri care a emulat un canal subacvatic. De asemenea, oglinzile au fost folosite pentru a extinde lungimea căii semnalului optic, creând o distanță de transmisie de 35 de metri.
Acest sistem a arătat stabilitate fiabilă, consum redus de energie și performanță ridicată . Chiar dacă a fost folosită o schemă simplă de detectare, acest nou sistem a prezentat o lățime de bandă de detecție mult mai mare, ceea ce duce la o rată de date mai mare, în comparație cu alte studii care utilizează celule solare din siliciu comerciale cu o zonă mare de detectare ca detectoare.
Pentru a optimiza acest sistem pentru aplicarea în lumea reală în comunicațiile subacvatice, Xu și ceilalți cercetători intenționează să-l studieze. performanță cu semnale optice slabe . Aceste teste vor demonstra modul în care sistemul funcționează în apă noroioasă și/sau în mișcare. La rândul lor, aceștia lucrează și pentru a face sistemul mai practic prin ajustarea parametrilor cheie, cum ar fi numărul de celule solare din matrice și tensiunea de polarizare inversă necesară.
