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Facebook想用荧光材料提升“天鹰”无人机性能

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近日,Facebook的Connectivity Lab团队,在《Optica》期刊上发布了一篇论文,论述了在自由空间光通信中使用荧光提升信号检测。自由空间光通信无疑涉及到Facebook去年启动的“天鹰” 激光无人机项目(Project Aquila),该项目旨在用太阳能无人机与信号站组成网络,通过激光通信向地面传输数据,从而实现不需要铺设光纤电缆,就能让偏远地区也能连上网络。

这篇论文的共同撰写者包括T. Peyronel、 K. J. Quirk、S. C. Wang 和 T. G. Tiecke,他们都是Facebook的员工。论文显示,使用荧光材料可以增加光电二极管的有效面积和视场,同时不减损其反应时间。具体方法是选择一定密度的染料覆盖在检测器表面,使其成为一个荧光检测器(Luminescent detector ,简称LD),由于荧光染料的作用,检测器在吸收了一定波长的光后能够再以另一种波长的光发射出去。比如,吸收进蓝色的光,但是发射出绿色的光。

这种光波长的转换非常迅速,例如从蓝光吸收到绿光发射只花费不到2纳秒的时间,另外结合一种叫做“正交频分复用”( OFDM)的技术,尽管系统的宽带是100MHz,传输速率也能超过2 Gbps。研究人员T. G. Tiecke表示,这一新技术将会使自由空间光传输速率在理论上超过10 Gbps。

成型荧光检测器呈现如下图的一个灯泡外形,由一片一片的荧光片模块构成,可以全方位地吸收光。

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荧光检测器已经证明了其有效面积增加了3个数量级,同时也表现出全方位的敏感性,论文中表示未来的研究将会专注于为通信应用领域开发定制材料。

“天鹰” 激光无人机目前存在的一个问题就是在传输网络时会产生火花,也被称作“闪光”。大气层的乱流会引发光的波动,最终会导致信号减弱。研究人员相信这种带有染料的新技术将很有可能抑制住这种火花效应。

尽管这项研究前景广阔,但也并不足以让“天鹰” 激光无人机完成覆盖偏远地区的目标,因为困扰无人机的还有另一个大问题--电池。而且这项新的光学技术将仍然需要在现实中进行更多的试验。

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