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LED/雷射二極體元件突破 Li-Fi商用邁大步

文‧盧佳柔 發布日期:2017/03/30 關鍵字:Micro LEDPureLi-FiVLC可見光通訊

2017年發光二極體(LED)與雷射二極體(Laser Diode, LD)元件技術都有新進展。LED的尺寸縮小化成為Micro LED後,使其響應速度變快、調變頻寬變大,LD的突破則在不同指向基板的元件同調(Coherence),使得雷射輸出線寬變窄直調頻寬擴大。隨著LED與LD技術取得重大突破,Li-Fi已開始嶄露頭角並即將進入商用階段。

台灣大學光電所暨電機系所長林恭如表示,Li-Fi是一種能與Wi-Fi以及被動光纖網路(PON)能夠互補的技術,未來無論在大型賣場倉儲與集會展演空間,或是機船載具客艙及醫療院所等須避免電磁干擾的環境,甚至是水下照明感測探勘等特殊用途都有可能是Li-Fi照明通訊的潛力應用場域。

Li-Fi兼具照明與通訊整合的雙重用途,將成為未來智慧家庭生活不可或缺的革命性技術。在國外有許多公司已經有前瞻的商業化產品問世,例如PureLi-Fi已生產一款可與筆電連接使用的輕便式產品;VLNComm推出Li-Fi頭燈模組(Overhead-light Prototype)以及Velmenni發展專門給Li-Fi收發器模組使用的卡式路由器(Router)硬體與軟體模組。不僅如此,飛利浦照明(Philips Lighting)更收購了Luciom準備大肆發展Li-Fi和智慧照明(Smart Lighting)技術與產品。

林恭如分析,Li-Fi邁向商用時,主要面臨一些關卡須一一克服,首先,Li-Fi技術的傳輸目前還是以單向定位與傳輸的侷限性功能,雖然PureLi-Fi已可提供雙向傳輸技術,但標準尚未達成一致,各種相關設備數量還有限,商業企劃案還缺乏明確投資回報率,實為一大挑戰;再者,在硬體方面,Li-Fi技術需要兼顧照明需求與LED頻寬,同時,還要保證螢光粉體螢光活期縮短問題。

最後,目前的商業化系統因為使用較低頻寬利用率的數位訊號格式(OOK),所以無法在相同的LED或LD有限頻寬內再提升其位元率。未來重要的突破是必須將目前在實驗室發展中,且在無線網路中廣泛使用的高頻寬使用率位元格式訊號(QAM-OFDM)收發電路與模組技術,實際應用到Li-Fi商用模組才能更進一步促進Li-Fi與既有無線通訊技術有效結合。

以台灣LED產業來說,目前則多屬於觀望的階段,其考量的疑慮在於頻寬上的突破,以及Li-Fi天生具備指向性傳輸的限制(指有在光照到的地方才能傳輸資料)。不過,林恭如認為,這些問題都可透過元件技術和材料上的優化或得改善。

據了解,Li-Fi除了LED與LD技術上獲得斬獲之外,在轉移波長螢光材料研發上也有重要的進展,可以商業化量產的螢光活期短數奈秒的材料已經問世,這些高速元件與材料將有機會使白光Li-Fi的傳輸速度達到數量級的提升。

林恭如透露,台大光電所在不管是藍光雷射塗敷螢光粉轉白光或是紅藍綠三色雷射混成白光的陸上與水下自由空見可見光通信(VLC)實驗上,都實現了短距離超過10Gbit/s總體位元率的傳輸能力。

事實上,目前除了工業技術研究院電光所與台大光電所,透過學術研究合作非常積極投入Li-Fi技術研發之外,工研院也已經在照明通訊產業聯盟以及實體Li-Fi網路布建方面有所進展,例如工研院在教學醫院建置LED照明與通訊網路,初步已經成功實現單向Li-Fi定位與傳輸能力。

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