近日，由第三代半導體產業技術創新戰略聯盟（CASA）、國家半導體照明工程研發及產業聯盟（CSA）聯合主辦，北京麥肯橋新材料生產力促進中心有限公司與半導體產業網共同承辦的第七屆國際第三代半導體論壇暨第十八屆中國國際半導體照明論壇（IFWS & SSLCHINA 2021）在深圳會展中心舉行。期間，“IFWS& SSLCHINA 2021：光通信與感知技術分會“論壇上，復旦大學袁澤興分享了“基于玻璃封裝高穩定鈣鈦礦納米晶色轉換材料的高速水下無線光通信”主題報告。

據介紹，水下無線光通信(UWOC)是實現水下傳感、海底通信和水陸通信的重要技術之一。在系統內部，發射效率高、復合速率快、光衰小的發射機對UWOC的傳輸距離和數據速率起著決定性的作用。直接調制激光二極管 (LD) 是最常用的 UWOC 光源之一，因為它們能夠產生具有高調制帶寬的光信號，但通常只產生單色光。波長為 450-550 nm 的光在水中的衰減最低。藍光在純水中的吸收系數最低，而在某些現實水域中，綠光可以達到較低的吸收。因此，對于不同的水下環境，如果能夠快速實現用于傳輸信號的光的顏色轉換，對UWOC將更加有利。鹵化鉛鈣鈦礦納米晶體 (NCs)（CsPbBr3、MAPbBr3）已被證明具有高色純度、短發射壽命和出色的發光效率。如果可以進一步解決它們較差的穩定性，它們將成為 UWOC 中顏色轉換的獨特候選者。

 

在這項工作中，利用具有超高穩定性和高光學帶寬的全無機非晶玻璃（CsPbBr3 NCs-玻璃）中的綠色發光 CsPbBr3 納米晶體來實現顏色可切換的 UWOC。玻璃基體的大折射率提高了 CsPbBr3 NCs 的輻射躍遷率（衰減時間 3.22 ns），實現了 180 MHz 的 -3dB 光學帶寬。此外，我們構建了一個具有 450 nm LD 的 UWOC 系統來泵送 CsPbBr3 NCs-玻璃和一個長度為 15 cm 的水箱來模擬水下通道。來自 LD 泵浦 CsPbBr3 NCs 玻璃的綠光被帶有 495 nm 長通濾光片的高靈敏度 APD 捕獲以去除藍光。可實現的最高數據速率為 185 Mbps，實測 BER 為 2.32 × 10-3，低于前向糾錯 (FEC) 限制 3.8 × 10-3。隨著以 180 Mbps 的數據速率連續延長運行時間，BER 表現出微弱的波動，并且始終在 24 小時內滿足 FEC 標準。我們相信 CsPbBr3 NCs-玻璃由于其優異的光學性能和穩定性，在光通信和照明方面具有巨大的潛力。（內容根據現場資料整理，如有出入敬請諒解）