Die Marine neue Unterwasser-Internet

Sie Wi-Fi jeden Tag benutzen, aber haben Sie schon von seinem Vetter, Li-Fi? Geräte, die blinkenden Lichter verwenden, um Daten zu übertragen, könnte das drahtlose Internet der Zukunft bieten.

US Navy-finanzierte Forscher entwickeln eine Form der sichtbaren Licht-basierte Kommunikation, die überträgt Daten mit LEDs schnell blinken anstatt vertraut Radiowellen Wi-Fi.

Ein Papier veröffentlicht Anfang dieses Jahres in Nature Nanotechnology Hilfe Li-Fi einen Schritt vorwärts machen könnte. Die Autoren haben ein künstliches Material mit einer skurrilen Reaktion auf Licht hergestellt, die schließlich die Licht-basierte Datenübertragung beschleunigen kann.

Li-Fi funktioniert ein bisschen wie Morse-Code, mit LED blinkt, die Nullen und Einsen der Computersprache entspricht. Eine LED-Leuchte sendet Lichtblitze zu einem Lichtempfänger eingelegt in ein Computergerät, die das Signal in digitale Daten übersetzt. Blinkt die sind so schnell, dass das menschliche Auge sie nicht erkennen kann. Je schneller die LED blinkt, desto schneller ist es möglich, Daten zu übertragen.

"Beginnen Sie mit einer sehr günstigen LED und verbessern Sie die Geschwindigkeit von 50 Mal"

"Beginnen Sie mit einer sehr günstigen LED und verbessern Sie die Geschwindigkeit von 50 Mal", sagte Zhaowei Liu, optische Ingenieur an der University of California, San Diego und Autor des Fachartikels. Lius neue Licht manipulieren Material könnte die Blink-Frequenz von LEDs um ein bis zwei Größenordnungen steigern. Dies würde zu einer erheblichen Zunahme der Datenübertragungsraten für die modifizierten LEDs übersetzen. Es wäre auch möglich, beginnen Sie mit einer fortgeschrittenen, schnell blinkt LED und das Signal um einen ähnlichen Faktor zu steigern.

Li-Fi könnte unter spezialisierten Verwendungen gedeihen. Beispielsweise wurde die Studie zum Teil durch das US Office of Naval Research finanziert. Die Marine ist daran interessiert mit Li-Fi, um u-Boot-Kommunikation zu verbessern, da Funkwellen schlecht unter Wasser Reisen und aktuellen akustischen Kommunikation langsam sind. Li-Fi könnte auch in der hand kommen in petrochemischen Anlagen oder Flugzeugen, wo WLAN-Interferenzen mit Elektronik verursacht.

Die primäre Anwendung der Li-Fi kann jedoch breiter. Die U.S. Federal Communications Commission hat davor gewarnt, der Verdrängung in der drahtlosen Kommunikation als Funkfrequenzen zu voll wird. Li-Fi könnte die Verdrängung erleichtern. Das optische Spektrum des Lichts ist 10.000 Mal größer als der Funkfrequenzen, bietet viel Platz für neue Daten Übertragungskanäle. Und sichtbares Licht stört nicht mit Radiowellen, so Wi-Fi und Li-Fi nebeneinander existieren könnten. Das Gerät könnte hin und her zwischen ihnen, genauso wechseln ein Hybrid-Auto zwischen Strom und Gas schaltet. Li-Fi könnte sogar in bestehende Beleuchtung Infrastruktur auf Straßen und Gebäuden aufgenommen werden.

Li-Fi hat bereits Blasenbildung Geschwindigkeiten im Labor erreicht. Die schnellste Li-Fi Übertragung aus einer einzigen LED veröffentlicht, war mit einer Rate von 3,5 Gbit / Secondover einen Abstand von 5 Zentimetern, von Harald Haas und Kollegen an der University of Edinburgh Anfang dieses Jahres erreicht. Das ist immer noch langsamer als der Rekord WLAN-Übertragungsgeschwindigkeit, die mit 100 Gigabit pro Sekunde, aber zeigt Versprechen in getaktet.

Über längere Strecken mit LEDs ursprünglich für Beleuchtung, und in sonst realistischeren Bedingungen Li-Fi ist langsamer als die Geschwindigkeiten erreicht im Labor. Anagnostis Paraskevopoulos und Kollegen an der Heinrich-Hertz-Institut in Deutschland, zum Beispiel Datenübertragung erreicht Preise bis zu 500 Megabit pro Sekunde über Entfernungen von ein bis zwei Metern und Getriebe Preise bis zu 100 Megabit pro Sekunde über 20 Meter.

Liu und Kollegen planen, Blink Rate und Datenübertragung zu steigern, durch den Einbau von künstlichen Substanz namens eine hyperbolische metamaterial in LEDs. Erstellen Sie ihre neuartige Material, die Forscher abwechselnd 10 Nanometer dicken Schichten von Kieselsäure mit Silber, mal dünner als eine Haarsträhne jeweils ca. 10.000. Sie organisierten mehrere 305-Nanometer hohen Stapel dieser abwechselnden Schichten auf eine Glasplatte. Sie bezeichnet jede Schicht aus Siliziumdioxid und Silber mit einem Muster von Gräben und dann beschichtet ihre Stacks in einem transparenten Kunststoff mit Rhodamin Farbstoffmoleküle gemischt. Farbstoff Rhodamin fluoresziert, wenn es Licht absorbiert. Die Forscher begeistert die Farbstoffmoleküle mit Hilfe eines Lasers und dann ihre Helligkeit und Blink-Rate gemessen wie sie fluoresced, zeigen, dass sie die Farbstoffmoleküle Lichtemission stark verbessert hatte.

"Das ist die Arbeit, die zeigt, dass es ein großes Potenzial für diese hyperbolischen Metamaterialien", sagte Zubin Jacob, Elektroingenieur an der University of Alberta.

Hyperbolische Metamaterialien besitzen ungewöhnliche Eigenschaften, weil sie auf einer Skala, die kleiner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts,, etwa 400 gemustert sind bis 700 Nanometer. Trifft Licht auf eine Substanz, schafft es so genannte plasmonische Resonanz, ein Phänomen, in dem Elektronen gemeinsam innerhalb eines Materials schwingen. Metamaterialien sind in der Lage zu Mustern der plasmonische Resonanz nicht gesehen in natürlich vorkommenden Substanzen. Wenn plasmonische Resonanz mit Fluoreszenz Emission ausrichtet, ist es möglich, verstärken die Emission, bilden die Grundlage für die verbesserte Helligkeit und Geschwindigkeit die Forscher erreicht zu blinken.

Liu warnte davor, dass sein Team noch ihr neues integrieren muss metamaterial in LEDs.

Aber Haas lobte vorsichtig Lius Ergebnisse sagen, dass sie helfen könnten, eine Herausforderung in der Li-Fi Industrie zu lösen, wenn sie liefern. Handelsübliche Glühlampen sind optimiert für sichtbares Licht, nicht für die Kommunikation, und so ist es nur möglich ihre Intensität vergleichsweise langsam zu modulieren. Liu und Kollegen Blink Rate-Steigerung der Materialien könnte ein Segen sein. "Diese Geräte vielleicht in der Lage, einen Schritt in Richtung der Ergebnisse, die wir erreichen wollen", sagte Haas.

Ursprünglich veröffentlicht auf der konnektivistische. Die konnektivistische ist ein Online-Magazin erstellt in Zusammenarbeit mit der nationalen Kabel & Telecommunications Association (NCTA), die Punkte zwischen Technologie, Innovation, Netzkultur und TV zu verbinden.

Blei-Bild mit freundlicher Genehmigung von der US Navy