[发明专利]一种基于量子点玻璃的日盲紫外光通信系统

说明书

本发明是一种基于量子点玻璃的日盲紫外光通信系统，该通信系统包括发射端、接收端，发射端包括信号源、驱动电路、深紫外LED，接收端包括光转换器、光电探测器、放大电路和信号可视化工具，信息在信号源以电信号的形式输入，通过驱动电路作为开关，控制深紫外LED的亮和暗，从而将电信号转换为日盲紫外光发射，经过光转换器转换为光电探测器敏感波段的可见光，从光转换器的另一侧发出，经过光电探测器将可见光转换成电信号，经过放大电路将电信号放大并输出。本发明通过使用基于CsPbBr₃ QDs玻璃作为光转换器将日盲紫外光转换成可见光，便于探测，极大降低系统成本。

技术领域

本发明涉及适用于日盲紫外光转换为可见光及日盲紫外光通信系统，具体的说是一种基于CsPbBr₃ QDs玻璃作为日盲紫外光转换器的高效日盲紫外光通信系统。

背景技术

日盲紫外光通常是指波长在200-280 nm范围的电磁辐射，因为这个波段的电磁辐射只受到臭氧层的吸收作用，所以在地表的干扰小，从而使得日盲紫外光在通信方面具有较大的优势。

日盲紫外光通信系统主要包括两个部分：发射端、接收端；早期日盲紫外光通信系统中的发射端主要利用气体放电灯作为光源，但其具有发射波长难以控制，响应时间长及体积过大等缺点；深紫外LED由于具有优良的调制特性和使用灵活性等特点，成为通信光源的最佳选择之一；接收端通常使用APD或PIN光电二极管进行接收日盲紫外光信号，由于硅基光电二极管探测灵敏区域多位于可见光至红外波段，而对于日盲紫外光信号探测输出电流低。为解决这个问题，一种方法是选择宽带隙的半导体材料制备探测器，但其原材料价格昂贵且工艺不成熟，仍存在质量问题；另一种是利用波长转换技术将日盲紫外光转换为硅基光电探测器的敏感区域，以提高信号输出电流。如美国伊利诺伊大学的Sheng Xing博士以Eu³⁺复合的有机薄膜材料结合单个硅PN结实现了紫外光下转换探测器，以其组成的日盲紫外光通信系统输出电流小于1 μA；南京大学的Lu Jiawen使用CsPbX₃ (X=Cl、Br、I)量子点旋涂在三维PIN结上制备一种日盲紫外探测器，其日盲紫外光通信系统传输带宽为1KHz。

然而通过将光转换材料直接涂覆在光电转换器的接收窗口，这种方法会导致转换材料与光电探测器的有源区接触产生寄生效应，从而导致系统的传输速率偏低，CsPbBr₃QDs具有较高的量子效率，4-10 ns的衰减寿命，在吸收日盲紫外光后发射出明亮的绿光（发射峰在531 nm，发射范围在500-550 nm），基于CsPbBr₃ QDs的玻璃可作为良好的紫外光下转换器件。

发明内容

针对探测器对日盲紫外光探测不灵敏，以及传统日盲紫外光通信系统的通信带宽小、传输速率低等问题，本发明提供了一种高效高效日盲紫外光通信系统；系统接收端通过将CsPbBr₃ QDs玻璃作为日盲紫外光转换器，避免了寄生效应的出现，同时基于光转换器的性能，大幅度提升系统的传输速率；将日盲紫外光通信系统中的其它组件的带宽同时进行优化，将整体提高日盲紫外光通信系统的传输速率，具有转换效率高，成本低，易于操作等优势。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明是一种基于量子点玻璃的日盲紫外光通信系统，该通信系统包括发射端、接收端，发射端包括信号源、驱动电路、深紫外LED，接收端包括光转换器、光电探测器、放大电路和信号可视化工具，信号源与所述驱动电路、驱动电路与深紫外LED之间均电连接，光转换器安装在光电探测器的前端，光转换器与光电探测器的接收窗口中心在同一水平，放大电路连接光电探测器的输出引脚，将光电探测器探测的电信号进行放大并输出，放大电路通过输出导线与信号可视化工具连接，信息在信号源以电信号的形式输入，通过驱动电路作为开关，控制深紫外LED的亮和暗，从而将电信号转换为日盲紫外光发射，经过光转换器转换为光电探测器敏感波段的可见光，从光转换器的另一侧发出，经过光电探测器将可见光转换成电信号，经过放大电路将电信号放大并输出。