傳輸率高達9Gbit/s 雷射光Li-Fi技術露鋒芒

作者: 盧佳柔
2016 年 02 月 04 日

Li-Fi(Light Fidelity)光通訊技術大躍進。多媒體數位內容高速串流需求日益高漲,不少技術研究單位及科技公司已紛紛投入Li-Fi可見光無線通訊技術開發;台灣大學光電所利用雷射光同調性(Coherence)高與調變頻寬大等優勢,開發出雷射光Li-Fi技術,可實現高達9Gbit/s的傳輸速率,較現今基於LED的Li-Fi光通訊效能更優。



台灣大學光電工程學研究所暨電機工程學系教授兼所長林恭如(圖右)表示,雷射光通訊可達到高速傳輸的效能,但如何在不傷眼球的情況下又達到高速傳輸為一大考驗;圖左為紀裕傑博士。



台灣大學光電工程學研究所所長暨電機工程學系教授林恭如表示,全球通訊領域的發展是走向「三網合一」,亦即電信網路、電腦網路和有線電視的網路合一,尤其是有線電視與電腦網路要因應多媒體數位內容的串流服務,通訊容量和速度的要求更為驚人。有鑑於此,雷射光通訊技術孕育而生,雷射光通訊具有較高的光子同調性,能夠容納數據的頻寬更大,可支援達9Gbit/s的通訊傳輸。


林恭如進一步指出,Li-Fi起初主要是以LED為基礎,透過LED本身可以達到照明的功效,同時亦可透過LED當載波做為無線通訊基礎。然而,LED受限於較多的頻率分量和隨機放射的光子同調性太低,目前它的傳輸都一直局限於1GHz以下的通訊速度。


台灣大學光學工程學研究所獨立博士後研究學者紀裕傑補充說明,光源的通訊頻寬某個程度上受到同調性的影響,雷射同調性高,發出來的光方向一致。這種同調性也就決定了雷射的同調頻寬(Coherence Bandwidth),而調變頻寬能決定傳輸資料的容量,所以頻寬能夠比LED高出許多。


值得注意的是,雷射光會傷害人的眼睛,人在直視照明光源的時候,眼睛直視雷射藍光的殘存量不能超過某一個功率值,若超過某一個功率值,則會產生眼球視網膜病變。林恭如不諱言,目前雷射光通訊最大的挑戰,就是維持藍光雷射分量在可見光照明光源裡,卻又不傷眼;換言之,就是要達到良好的通訊品質跟高通訊容量,又不傷害到人體。


若要使雷射光通訊在人體眼球可接受的光源,就必須將雷射藍光轉換為白光,紀裕傑提到,將藍光轉為白光的方式有兩種,其一是在藍光雷射上加入黃色的螢光粉,改變光的顏色,其二則是利用RGB三種顏色的雷射光混色做出白光,這兩種做法各有優缺點。他強調,雷射光轉換成白光還需要加上散光器(Diffuser)讓它散光,但散光的角度又會受到限制,此外,散光的同時本身還需殘留一些藍光,因為通訊本身需要藍光成分來傳輸,而藍光則會造成眼球病變,如何拿捏之中的平衡是一大考驗。


林恭如透露,在世界各國,特別是歐盟所謂的RG1、RG2的標準,即為評斷雷射光藍光殘存量功率值的統一標準。現階段,交通大學光電系教授郭浩中已有更新元件,能幫助光速擴散和頻譜拓展的效能,未來將有機會讓藍光的殘餘量能夠符合歐盟定義的嚴苛標準。


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