Дальний УФ позволил передавать данные на скорости 1,5 Гбит/с 30.09.2026

Беспроводная передача информации сегодня в основном ассоциируется с радиосвязью, однако радиочастотный спектр не безграничен. По мере распространения дронов, автономного транспорта, роботов и промышленного оборудования потребность в надежных беспроводных каналах постоянно растет. Одним из способов дополнить радиосистемы может стать оптическая связь, а немецкие специалисты недавно продемонстрировали ее возможности с использованием дальнего ультрафиолета.

Исследователи из берлинского Института Фердинанда Брауна (FBH) разработали УФ-светодиоды, которые позволили установить рекорд скорости беспроводной оптической передачи данных на длинах волн менее 235 нм. Созданная на их основе система смогла передавать информацию со скоростью 1,5 Гбит/с на расстояние 30 см при прямой видимости между передатчиком и приемником. Эксперимент проводился при обычном комнатном освещении, что также подтверждает работоспособность технологии в условиях, отличных от полностью контролируемой лабораторной среды.

Главное преимущество выбранного диапазона связано с солнечным излучением. Оптические системы, работающие в видимом или инфракрасном диапазоне, на открытом воздухе сталкиваются с естественным источником фоновых помех - Солнцем, которое также излучает свет в этих областях спектра. Поэтому для надежной передачи информации приходится достаточно точно направлять и настраивать световые лучи. Дальний ультрафиолет позволяет существенно уменьшить эту проблему.

Излучение диапазона УФ-С обладает так называемой солнечно-слепой характеристикой. На длинах волн менее 280 нм солнечный свет практически не достигает поверхности Земли, поскольку поглощается верхними слоями атмосферы. Благодаря этому оптический сигнал в данном диапазоне может распространяться на фоне крайне низкого естественного излучения, что создает благоприятные условия для беспроводного обмена данными. Такая технология способна дополнить радиосвязь там, где традиционные каналы уже испытывают ограничения из-за высокой загрузки частотного спектра.

Для эксперимента специалисты использовали еще более короткие волны - ниже 235 нм. По словам разработчиков, такое дальнее УФ-излучение в значительной степени поглощается верхними слоями кожи и проникает в живые ткани значительно менее глубоко, чем ультрафиолет с большей длиной волны. Именно поэтому данный диапазон рассматривается как подходящий для некоторых систем, предназначенных для работы в непосредственной близости от людей, хотя безопасность конкретного устройства, разумеется, должна оцениваться с учетом его параметров и условий эксплуатации.

Существенную роль в достижении рекордных характеристик сыграла конструкция самих светодиодов. Исследователи разделили их излучающую поверхность на множество небольших участков. Уменьшение площади отдельных элементов снижает емкость перехода и одновременно позволяет увеличить плотность тока. В результате светодиод способен быстрее изменять интенсивность излучения, что расширяет полосу модуляции и дает возможность передавать больше информации за единицу времени по сравнению с устройствами с крупной излучающей поверхностью.

Старший научный сотрудник FBH Ян Рушель объяснил подход команды следующим образом: "Мы оптимизировали наши светодиоды специально для оптической связи в этом спектральном диапазоне. Они обеспечивают высокую оптическую мощность в соответствии с международными стандартами и могут модулироваться особенно быстро. Это делает их хорошо подходящими для оптического обмена данными как внутри помещений, так и на открытом воздухе". В дальнейшем подобные источники света могут найти применение в системах автономного транспорта, дронах, робототехнике, промышленном оборудовании и средствах гражданской защиты, где требуется устойчивый беспроводной канал.

Практическую проверку технологии провели исследователи Университета Стратклайда и Кембриджского университета, использовавшие разработанные УФ-светодиоды для создания и испытания оптической беспроводной системы. При прямой видимости между передатчиком и приемником она обеспечила скорость 1,5 Гбит/с на дистанции 30 см. Результат стал рекордным для беспроводной оптической связи с использованием столь коротких длин волн. Таким образом, эксперимент показывает, что дальний ультрафиолет способен стать не просто альтернативным способом передачи данных, а дополнительным инструментом беспроводной связи, особенно там, где радиочастоты перегружены, а обычной оптике мешает солнечный свет.