[發(fā)明專利]調(diào)制電子束泵浦半導(dǎo)體量子點(diǎn)白光隨機(jī)激光通信光源

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710350829.8
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN106972343B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉春陽;母一寧;王帥;于長明;李野;王新;宋德;楊繼凱;王連鍇;陳衛(wèi)軍;秦旭磊
• 申請（專利權(quán)）人: 長春理工大學(xué);長春市紫微光電科技有限責(zé)任公司;長春威視追光科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01S5/04
• 分類號: H01S5/04;H01S5/34
• 代理公司: 長春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙) 22210
• 代理人: 陶尊新

調(diào)制電子束泵浦半導(dǎo)體量子點(diǎn)白光隨機(jī)激光通信光源屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域。現(xiàn)有技術(shù)調(diào)制帶寬窄、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在本發(fā)明之調(diào)制電子束泵浦半導(dǎo)體量子點(diǎn)白光隨機(jī)激光通信光源中，紅外種子光源、準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡、光電陰極、微通道板、電子束聚焦極、透射式陽極和半導(dǎo)體量子點(diǎn)發(fā)光層依次同軸排列；在光電陰極、微通道板、電子束聚焦極、透射式陽極之間加有方向相同的電壓；透射式陽極覆蓋在半導(dǎo)體量子點(diǎn)發(fā)光層上；在所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)發(fā)光層內(nèi)均勻分布等摩爾量的藍(lán)光、綠光和紅光半導(dǎo)體量子點(diǎn)，還均勻分布有與藍(lán)光、綠光和紅光分別相對應(yīng)的具有消光作用的貴金屬納米晶。本發(fā)明應(yīng)用于可見光無線通信，發(fā)出經(jīng)調(diào)制電子束泵浦調(diào)制的白光隨機(jī)激光載波，在進(jìn)行室內(nèi)照明的同時，實(shí)現(xiàn)可見光無線通信。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種調(diào)制電子束泵浦半導(dǎo)體量子點(diǎn)白光隨機(jī)激光通信光源，用于可見光無線通信(Li-Fi)，發(fā)出經(jīng)調(diào)制電子束泵浦調(diào)制的白光隨機(jī)激光載波，在進(jìn)行室內(nèi)照明的同時，實(shí)現(xiàn)可見光無線通信，屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

可見光無線通信其光源既要滿足作為照明光源的高亮度、低功耗和輻射范圍廣等要求，又要具備作為通信光源的寬調(diào)制帶寬、高光輸出功率等特點(diǎn)，以獲得通信系統(tǒng)所應(yīng)有的通信速率。

通信光源的調(diào)制帶寬受制于響應(yīng)速率。雖然相比于白熾燈、日光燈，白光LED具有較高的響應(yīng)速率，但是，在熒光轉(zhuǎn)換型白光LED中，熒光光譜響應(yīng)比較滯后，導(dǎo)致通信脈沖的多徑展寬，進(jìn)而使光源的調(diào)制帶寬也就在幾個MHz以內(nèi)，依舊不能滿足作為通信光源為使通信系統(tǒng)具有應(yīng)有的通信速率而對響應(yīng)速率的要求。而RGB-LED器件本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，三個LED芯片的發(fā)光性能會受到驅(qū)動電壓和溫度特性之間的差異的影響，作為通信光源還要配備非常復(fù)雜的調(diào)制電路，導(dǎo)致器件的制作難度增大，使用成本提高。因此，目前商用白光LED只限于作為照明光源，難以既作為照明光源又作為通信光源。

相比于自發(fā)輻射白光發(fā)光器件，受激輻射白光激光器件具有更高的光輸出功率、發(fā)光效率和更快的響應(yīng)速率，可直接調(diào)制，且輸出耦合效率高，例如，將白光激光器件用作通信光源，數(shù)據(jù)傳輸速率比LED快10倍，也就是說，基于LED的Li-Fi其數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到10Gb/s，基于白光激光器的數(shù)據(jù)傳輸速率則能夠非常容易地超過100Gb/s。不過，現(xiàn)有白光激光要么是通過多臺分立或者集成的氣體/固體激光器合成而得，要么通過單臺氣體/固體激光器倍頻形成三基色輸出而得，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大。在現(xiàn)有技術(shù)中尚無白光半導(dǎo)體激光器。

為了改善可見光無線通信的調(diào)制帶寬，提高通信系統(tǒng)的信道容量和調(diào)制速率，現(xiàn)有技術(shù)集中在光電系統(tǒng)構(gòu)成和驅(qū)動電路設(shè)計等方面，尚無可實(shí)際應(yīng)用于光通信技術(shù)領(lǐng)域、具有甚高頻調(diào)制能力、兼做照明光源和通信光源的具體光源方案。

發(fā)明內(nèi)容

為了獲得一種可見光無線通信光源，其同時具有亮度高、功耗低、輻射范圍廣、易于調(diào)制、調(diào)制帶寬寬、結(jié)構(gòu)簡單以及體積小等特點(diǎn)，我們發(fā)明了一種調(diào)制電子束泵浦半導(dǎo)體量子點(diǎn)白光隨機(jī)激光通信光源。

在本發(fā)明之調(diào)制電子束泵浦半導(dǎo)體量子點(diǎn)白光隨機(jī)激光通信光源中，如圖1所示，紅外種子光源1、準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡2、光電陰極3、微通道板4、電子束聚焦極5、透射式陽極6和半導(dǎo)體量子點(diǎn)發(fā)光層7依次同軸排列；在光電陰極3、微通道板4、電子束聚焦極5、透射式陽極6之間加有方向相同的電壓；透射式陽極6覆蓋在半導(dǎo)體量子點(diǎn)發(fā)光層7上；在所述半導(dǎo)體量子點(diǎn)發(fā)光層7內(nèi)均勻分布等摩爾量的藍(lán)光、綠光和紅光半導(dǎo)體量子點(diǎn)，還均勻分布有與藍(lán)光、綠光和紅光分別相對應(yīng)的具有消光作用的貴金屬納米晶。

本發(fā)明其技術(shù)效果在于，紅外種子光源1紅外脈沖調(diào)制信號光由準(zhǔn)直擴(kuò)束鏡2整形后入射光電陰極3，由光電陰極3轉(zhuǎn)換為光電流，該光電流由微通道板4倍增為高能脈沖電子束并出射，由電子束聚焦極5會聚到透射式陽極6，透過透射式陽極6的高能脈沖電子束作為調(diào)制電子束泵浦，在為藍(lán)光、綠光和紅光半導(dǎo)體量子點(diǎn)提供激發(fā)能量的同時，對半導(dǎo)體量子點(diǎn)發(fā)光層7進(jìn)行調(diào)制，藍(lán)光、綠光和紅光半導(dǎo)體量子點(diǎn)發(fā)出的熒光在半導(dǎo)體量子點(diǎn)發(fā)光層7中得到散射放大，最后形成白光隨機(jī)激光出射，該白光隨機(jī)激光在發(fā)揮照明作用的同時以高頻閃爍的方式傳送通信信號。