基于荧光波长下转换的日盲紫外光通信探测

毛建邦; 王鹏晖; 汪井源; 李建华; 韦玮

doi:10.37188/OPE.2021.0277

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基于荧光波长下转换的日盲紫外光通信探测

现代应用光学 | 更新时间：2021-11-01

- 基于荧光波长下转换的日盲紫外光通信探测
- Detection of solar blind ultraviolet communication based on fluorescent wavelength conversion
- 光学精密工程 2021年29卷第10期页码：2296-2305
- 作者机构：
  
  1.南京邮电大学电子与光学工程学院，江苏南京 210023
  2.中国人民解放军陆军工程大学通信工程学院，江苏南京 210007
- 作者简介：
  
  [ "毛建邦（1997-），男，云南昆明人，硕士研究生，2019年于南京邮电大学获得学士学位，主要从事紫外光通信方面的研究。E-mail：1134805233@qq.com" ]
  [ "韦　玮（1960-），女，江苏人，博士，教授，博士生导师，主要从事紫外光通信的发射、接收与调制、光电信息功能材料与器件、特种光学材料及光纤的设计制备及性能研究。E-mail：weiwei@njupt.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  江苏省光通信工程技术研究中心项目支持(ZXF201901)
- DOI：10.37188/OPE.2021.0277
  中图分类号： TN23
- 收稿日期：2021-05-08，
  
  修回日期：2021-06-15，
  
  纸质出版日期：2021-10-15
- 稿件说明：
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毛建邦,王鹏晖,汪井源等.基于荧光波长下转换的日盲紫外光通信探测[J].光学精密工程,2021,29(10):2296-2305.

MAO Jian-bang,WANG Peng-hui,WANG Jing-yuan,et al.Detection of solar blind ultraviolet communication based on fluorescent wavelength conversion[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(10):2296-2305.
毛建邦,王鹏晖,汪井源等.基于荧光波长下转换的日盲紫外光通信探测[J].光学精密工程,2021,29(10):2296-2305. DOI： 10.37188/OPE.2021.0277.

MAO Jian-bang,WANG Peng-hui,WANG Jing-yuan,et al.Detection of solar blind ultraviolet communication based on fluorescent wavelength conversion[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(10):2296-2305. DOI： 10.37188/OPE.2021.0277.

摘要

针对当前日盲紫外光通信系统接收端半导体光电探测器对日盲紫外波段不灵敏、响应度较低等问题，提出了一种基于光谱转换以提高信号探测响应度的紫外光通信接收方案。该方案利用二种波长下转化材料（掺Sn-硅酸盐荧光玻璃1和掺荧光染料聚苯乙烯2），通过LED@270 nm激励实现了450~650 nm的可见光探测。实验结果表明，在接收端的雪崩光电二极管窗口前贴附荧光下转化材料后，它对270 nm发射光的探测响应度明显增强；在1 kHz频率调制下，掺杂Sn-硅酸盐玻璃可使探测器的接收响应度提高1.5倍；当光源调制速率低于1.8 MHz时，掺荧光染料聚苯乙烯使得雪崩光电二极管探测器的接收灵敏度提高2倍。本工作在保留紫外光通信特点的情况下，为提高其探测灵敏度提供了一个全新的研究思路和方法。

Abstract

Considering that semiconductor photodetectors at transceiver of solar-blind ultraviolet communication （UVC） are insensitive to solar blind band and lower responsiveness， a scheme for receiving ultraviolet communication was proposed based on wavelength down-conversion of fluorescent materials. Using two fluorescent materials developed by our group （Sn-doped silicate fluorescent glass and fluorescent dye polystyrene）， visible light detection in the range of 450-650 nm was realized by LED @270 nm excitation. The results show that compared with the original detection signal of an APD photodetector， the detection response to 270 nm is significantly enhanced when the fluorescent convertor material is attached to the window front of the APD photodetector. For Sn-doped silicate glass， the detector reception response is improved by 1.5 times at 1 kHz. For dye-doped polystyrene， reception sensitivity is increased by 2 times when the modulation rate of the light source is lower than 1.8 MHz. While retaining the advantages of UVC communication， these investigations propose a new research idea and method for improving the detection sensitivity of semiconductor photodetectors.

关键词

Keywords

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