مقاله انگلیسی ترانزیستورهای دو قطبی ساطع کننده نور پیوند ناهمگون (HBLETs) (سال 2020 الزویر)

ترانزیستورهای دو قطبی تابش نور Heterojunction (HBLETs) با یک جنس شکاف در جهت جانبی برای انتشار نور برای انتقال بی سیم نوری در زمان واقعی ارائه شده اند. برای جلوگیری از محافظت از نور توسط الکترودهای فلزی بالا ، قدرت خروجی نوری HBLET هایی که از لبه ساطع می شوند بیش از آنهایی هستند که از سطح بالایی ساطع می شوند. اگرچه HBLET های پیشنهادی می توانند انتشار نور به خودی خود را در 965 نانومتر از لیتر تولید کنند ، اما یک کاهش جریان جریان دهنده مشترک مشترک (0.41 ~ β) کاهش یافته است که به دلیل برخی از حامل های اقلیت (الکترونی) از امیتر در حال تابش با تابش در In0.15Ga0 یافت می شود. .85As / GaAs دارای یک لایه پایه چاه کوانتومی چند کوانتومی است. نتایج همچنین نشان می دهد که یک لینک نوری 300 مگابیت در ثانیه با استفاده از فرستنده پیشنهادی HBLET با هندسه انتشار جانبی ساخته می شود ، اما پهنای باند مدولاسیون آن به اندازه 237.5 مگاهرتز است. در این مقاله همچنین استفاده از ارتباطات بی سیم نوری مبتنی بر HBLET برای دستیابی به انتقال زمان واقعی سیگنال های تلویزیون دیجیتال از فاصله 100 سانتی متر در فضای آزاد توصیف شده است.

1. مقدمه

ارتباطات بی سیم نوری دارای چندین ویژگی امیدوارکننده مانند سرعت انتقال داده بالا و کاهش نیازهای استقرار نیرو و استقرار انبوه است. این تکنیک ها به طور فزاینده ای برای کاهش حجم مداوم حجم داده در پیوندهای مبتنی بر فرکانس رادیویی (RF) معمولی (به عنوان مثال ، Wi-Fi) بسیار مهم هستند. در مقایسه با سایر پیوندهای بی سیم نوری ، لینکهای بی سیم نوری (LED) با تابش نور (LED) مزایای استفاده از پهنای باند بدون مجوز و تنظیم نشده در طول موج های مادون قرمز نزدیک ، ایمنی در برابر تداخل الکترومغناطیسی ، امنیت شبکه و هزینه کم سیستم را دارند. آنها مناسب تر برای استفاده از Wi-Fi در برنامه های اینترنت اشیاء (IoT) یا شبکه های 5G هستند [2،3]. با این حال ، فرستنده های ال ای دی به دلیل عناصر مقاومت-خازنی انگلی یا طراحی طبقه بندی غیرمجاز (که باعث افزایش طول عمر حامل می شود) از یک واکنش پویای کند رنج می برند ، که عملکرد انتقال چنین پیوندهای نوری را محدود می کند. با کوچک کردن اندازه دستگاه به چند میکرومتر ، یک اتصال نوری دو جهته مبتنی بر تقسیم فرکانس متعامد متعادل (OFDM) با نرخ داده های downlink و uplink مربوطه با 416 Mbps و 165 Mbps پیشنهاد شده است که با استفاده از یک فرستنده نوری یکپارچه متشکل از یک فرستنده میکرو LED چاپ شده بر روی کنسانتره فلورسنت و یک فتودودیود بهمن (APD) [4]. با استفاده از یک طرح جبران فشار برای کنترل میدان قطبی سازی LED های InGaN ، کاهش طول عمر حامل نشان دهنده افزایش سرعت تا 117 مگاهرتز برای LED های آبی InGaN / GaN آبی با فشار 0.14٪ فشار است [5]. شن و همكاران گزارش شده است که وجود انتشار خود به خودی تقویت شده در 405 نانومتر دیودهای فوق فلورسانس (SLDs) که روی یک بستر نیمه قطبی GaN رشد یافته است ، به افزایش توان خروجی نور و پهنای باند مدولاسیون 3 dB کمک می کند (f3dB = 807 MHz) [6]. علاوه بر این ، یک لینک نوری بر روی کلید خاموش و مبتنی بر SLD می تواند داده ها را با نرخ 622 Mbps با سرعت خطای بیت 4 × 10 4 4 منتقل کند.

توجه؛ (این ترجمه توسط نرم افزار انجام شده و ویرایش نشده است و احتمال وجود اشتباه در آن وجود دارد. در صورت ثبت سفارش، ترجمه توسط مترجمین مجرب انجام خواهد شد. برای مشاهده نمونه ترجمه های تخصصی و اخیر مترجمین جهت اطمینان از کیفیت ترجمه، اینجا کلیک نمایید.)

Abstract

Heterojunction bipolar light-emitting transistors (HBLETs) with a cleaved facet in the lateral direction for light emission are proposed for real-time optical wireless transmission. To prevent light shielding by the top metal electrodes, the light output power of the edge-emitting HBLETs exceeds that of those emitting from the top surface. Although the proposed HBLETs can generate spontaneous light emissions at λ ~965 nm, a reduced common-emitter current gain (β ~ 0.41) was found due to some of the minority carriers (electron) from the emitter being radiatively recombined within the In0.15Ga0.85As/GaAs multiple-quantum-well containing base layer. Results also show that a 300 Mbit/s optical link can be constructed using the proposed HBLET transmitter with a lateral emission geometry but its modulation bandwidth is as high as 237.5 MHz. The paper also describes the use of HBLET-based optical wireless communications to achieve real-time transmissions of digital TV signals over a distance of 100 cm in free space.

1.Introduction

Optical wireless communications possess several promising features such as high data transmission rates and reduced power and mass deployment requirements. These techniques are increasingly critical for relieving the continuously expanding data volume in conventional radio-frequency (RF)-based links (e.g., Wi-Fi) [1]. Compared with other optical wireless links, light-emitting diode (LED)-based optical wireless links offer benefits of license-free and unregulated bandwidth in the visible to near-infrared wavelengths, immunity to electromagnetic interference, network security and low system cost, making they more suitable for co-use with Wi-Fi in Internet of Things (IoT) applications or 5G networks [2,3]. However, LED transmitters suffer from a slow dynamic response due to their parasitic resistance–capacitance elements or nonoptimized epistructure design (which causes increased carrier lifetime), which will significantly restrict the transmission performance of such optical links. By shrinking the device size to a few 10-μm, an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM)-based bi-directional optical link with respective downlink and uplink data rates of 416 Mbps and 165 Mbps has been proposed using an integrated optical transceiver composed of a transfer printed micro-LED transmitter on the fluorescent concentrator and an avalanche photodiode (APD) [4]. Using a strain-compensation scheme to control the polarization field of InGaN LEDs, the decrease in carrier lifetime reflects an increased speed of up to 117 MHz for blue InGaN/GaN LEDs under 0.14% compressive strain [5]. Shen et al. reported that the presence of amplified spontaneous emissions in 405 nm superluminescent diodes (SLDs) grown on a semipolar GaN substrate helps increase light output power and 3-dB modulation bandwidth (f3dB = 807 MHz) [6]. In addition, an SLD-based on-off keying optical link can transmit data at a rate of 622 Mbps with a bit-error rate of 4 × 10−4.