可見光通信技術(shù)是一種以可見光為傳輸媒質(zhì)的新興通信技術(shù),和無線通信頻譜資源趨于枯竭的情況不同,可見光波段頻譜資源豐富,包含數(shù)百太赫茲尚未有效利用的空白頻譜�？梢姽馔ㄐ啪哂袔捀摺⒖垢蓴_性強、保密性好、無電磁輻射等優(yōu)點,是一種面向未來的綠色通信技術(shù),受到了國內(nèi)外通信研究者的廣泛重視,是通信領(lǐng)域關(guān)注的重要研究方向。發(fā)光二極管的迅猛發(fā)展與普及,為可見光通信的發(fā)展提供了有力支撐。但是,目前的商用發(fā)光二極管主要以照明為設(shè)計目的,調(diào)制帶寬有限,不能很好地適用于高速及超高速的可見光通信系統(tǒng)。此外,電子集成芯片已經(jīng)接近經(jīng)典尺度的極限,進一步縮小特征尺寸、提高芯片集成度變得極為困難。光子集成芯片以高速率、低功耗的獨特優(yōu)勢,成為了后摩爾時代新的發(fā)展趨勢。本論文基于硅襯底氮化鎵晶圓,圍繞面向自由空間的可見光通信和面向芯片內(nèi)通信的光子集成兩個方面,一共探索了七種不同結(jié)構(gòu)和功能的發(fā)光二極管器件及可見光通信芯片。首先探索了面向自由空間可見光通信的發(fā)光二極管,主要包括三種器件:一是懸空薄膜雙發(fā)射發(fā)光二極管。該器件包含兩個光發(fā)射端,通過深硅刻蝕技術(shù)剝離器件底部的硅襯底,消除了硅襯底對出射光的吸收,利用氮化物背后減薄技術(shù)... 

【文章來源】：南京郵電大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：123 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

頻譜資源示意圖

南京郵電大學(xué)博士研究生學(xué)位論文第一章緒論3技術(shù)得到了蓬勃的發(fā)展，超高速傳輸系統(tǒng)、超大容量波分復(fù)用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）系統(tǒng)、光聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等已經(jīng)成為可見光通信領(lǐng)域新的研究熱點。圖1.2光電話原理示意圖1.1.2可見光通信研究現(xiàn)狀可見光通信技術(shù)作為一項寬帶、節(jié)能、便捷、安全的新型綠色信息技術(shù)，對于傳統(tǒng)通信產(chǎn)業(yè)的升級、新興通信產(chǎn)業(yè)的催生、通信商業(yè)模式的變革以及通信服務(wù)行業(yè)的繁榮起到了強大的推動作用，是一個具有萬億產(chǎn)值的戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)。日本神奈川慶應(yīng)義塾大學(xué)的Y.Tanaka和S.Haruyama等研究者早在2000年就提出了將用于照明的白色發(fā)光二極管作為室內(nèi)的無線光通信鏈路，通過數(shù)值分析和模擬仿真驗證了白色發(fā)光二極管在照明的同時，兼顧通信功能的可行性，并指出了可能的改進方向[5]。次年，該團隊又研究了室內(nèi)多個光源之間光程差對可見光通信的影響，分別采用二進制啟閉鍵控-歸零（On-OffKeying-ReturntoZero，OOK-RZ）調(diào)制和正交頻分復(fù)用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM）技術(shù)進行了嘗試，獲得了最高400Mbps的通信速率[6]。2002年，K.Fan、T.Komine和Y.Tanaka等研究者率先研究了可見光通信系統(tǒng)中由于反射所產(chǎn)生的多徑效應(yīng)造成的通信性能下降，分析了可見光通信系統(tǒng)在多徑反射影響下的性能特點，并提出了減少多徑光信號干擾，以及并行傳輸?shù)饶軌蛱嵘ㄐ潘俾实姆椒╗7]。2003年，T.Komine和M.Nakagawa等研究者提出了一種利用現(xiàn)有電力線實現(xiàn)可見光通信的新型布線系統(tǒng)，并通過實驗驗證了系統(tǒng)的可見光通信可行性[8]。同年，由日本慶應(yīng)義塾大學(xué)發(fā)起并成立了可見光通信聯(lián)盟（VLCC），其成員包括NEC、卡西歐、索尼、東芝和東京電力等來自照明系統(tǒng)設(shè)計、器件制造和通信等領(lǐng)域的企業(yè)和科研機構(gòu)，目標(biāo)

低場?1.1.3可見光通信系統(tǒng)組成完整的可見光通信系統(tǒng)包含可見光信號發(fā)射模塊、可見光通信信道和可見光信號接收模塊。首先，對原始二進制輸入信號進行預(yù)處理及編碼調(diào)制；然后，將處理過的信號加載到作為信號發(fā)射器的發(fā)光二極管上，對發(fā)光二極管進行明暗調(diào)制或者是開關(guān)調(diào)制，通過發(fā)光二極管的電-光轉(zhuǎn)換形成光信號并發(fā)射出去；接著，作為信息載體的可見光信號經(jīng)由通信信道進行傳輸，到達光信號接收模塊，通過光探測器的光-電轉(zhuǎn)換還原成電信號；最后，采用解碼、解調(diào)和后均衡技術(shù)實現(xiàn)原始輸入信號的恢復(fù)。可見光通信系統(tǒng)示意圖如圖1.3所示。圖1.3可見光通信系統(tǒng)示意圖（1）可見光信號發(fā)射模塊原始二進制輸入信號經(jīng)過預(yù)處理（預(yù)均衡）及編碼調(diào)制后，通過電-光轉(zhuǎn)換對發(fā)光二極管進行明暗或開關(guān)調(diào)制，對信號進行預(yù)處理，可以補償器件、信道引起的信號失真，也可以提高發(fā)光二極管的響應(yīng)帶寬，提升傳輸速率[48,49]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Transmission capacity maximization for LED array-assisted multiuser VLC systems[J]. KONG Lei,SHEN Hong,XU Wei,ZHANG Hua,ZHAO ChunMing,YOU XiaoHu.  Science China（Information Sciences）. 2015(08)
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博士論文
[1]GaN基Ⅲ族氮化物外延生長及相關(guān)器件的研究[D]. 張恒.山東大學(xué) 2017
[2]AIGaN基紫外LED關(guān)鍵制備技術(shù)的研究[D]. 王書昶.東南大學(xué) 2015
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本文編號：3262581