為台灣加油打氣專欄(51)可見光通訊/李家同(作者為本會理事長)

張貼者:2016年3月28日 下午11:03台灣精密工程學會   [ 已更新 2016年3月28日 下午11:04 ]

    我們現在用手機通訊,乃是利用電磁波,這種電磁波是肉眼看不見的,現在很多人在研究用可見光來通訊。可見光通訊,其實並不是新的玩意兒,各位看電影常看到軍艦和軍艦之間會有人用燈光的閃爍來通訊,當然我們要有一種約定的訊號,比方說三長兩短代表某一個英文字母。 

我們現在的通訊,主要是送一連串的10,舉例來說,我們可能要送1101001101,如果我們用可見光來通訊,光亮就是1,光暗就是  0,但是現代化的通訊,在一秒鐘內我們要送十億個1或  0,也就是說,我們的光在1秒鐘內,在作十億次閃或不閃,問題也就不簡單了。 

可見光通訊有什麼好處呢?我現在舉一個例子:

(1)       目前我們用WIFI通訊,室內說要裝一個存取點(access point),如果我們的手機在室內要上網,我們是將訊號傳送到這個存取點。現在,我們只要有一盞燈,當然燈要連上一個積體電路,這個電路可以使得燈光在一秒鐘的閃爍十億次,我們的電腦當然也要裝一個設備,我們就可以上網了。當然我們不能離燈太遠,因為我們畢竟是在利用可見光通訊。

(2)       醫院裡當然有很多的儀器,護士們會將這些儀器搬來搬去,但是當護士們交接的時候,必需盤點所有的儀器,用可見光通訊只要每一盞燈有一個號碼,儀器在哪裡就完全知道了否則一次盤點會花上好多時間。

(3)       在展覽場,每一個展覽品旁裝一盞燈,看展覽的人走到這一個展覽品前面,就可以聽到關於這個展覽品的資料。

(1)       我們現在所利用的電磁波,在水內無法傳播的,用可見光可以使得兩個人在水中可通訊。

 

可見光通訊不會取代現在的電磁波的,因為可見光只能在短距離內通訊。

 大家一定會問,可見光的光源是什麼?現在工程師利用的光源是LEDLEDlight emitting diode (發光二極體)的縮寫,顧名思義,LED僅僅是一個二極體(電晶體是三極體),圖一所表示的就是一個二極體。

    (圖一)

所有的困難在於發光二極體必須在一秒鐘內閃動十億次,要如此快速地閃光,發光二極體的體積必須非常之小,因為一個二極體體積變小,它裡面的電容也會變小,二極體的電容在平時是沒有什麼作用的,但是,一旦碰到高頻率的訊號時,電容就會有相當大的副作用。 

可是將一個發光二極體變小了,問題又來了,那就是亮度也會變小,虧得台灣的工程師有一種技術,可以將很多發光二極體串聯起來,如圖二所示:  

(圖二)

        很多個發光二極體連在一起,每一個體積都非常小,可是光度可以仍然夠強,發光二極體串聯起來以後,我們可以說它仍然是一個二極體,不同的地方是,這種二極體所需要的電壓比較大,因此,它們被稱為高電壓二極體,這種高電壓二極體的電流卻很小,所以最後所需要的能量是一樣的。

 發光二極體這個產業必須要有新的技術和應用,在中國大陸有相當多的發光二極體工廠,我們在台灣,在這個產業上,當然一定要有新的產品,也就是說我們的產品要有差異性,當初,高電壓二極體並不是用來做可見光通訊的,但是這種技術卻幫助了我們的工程師,使我們的工程師能夠有自己的技術,可以發展可見光通訊,由此可見,我們一定要自己擁有關鍵性的技術,否則也談不上有什麼創新了。

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