Вероятно, вы уже слышали о системах беспроводной передачи данных с помощью мерцания светодиодных лампочек. Сегодня эксперты из Саудовской Аравии представили новую менее энергоемкую альтернативу, которая может использовать модулированный солнечный свет вместо традиционного Wi-Fi.

Благодаря быстрому изменению полярности проникающего через них солнечного света двухэлементные жидкокристаллические затворы способны передавать двоичные данные по беспроводной связи. Depositphotos

В настоящее время эта система разрабатывается в Университете науки и технологии имени короля Абдаллы (KAUST). В ней используются элементы "умного стекла", так называемые двухэлементные жидкокристаллические затворы Dual-cell Liquid Crystal Shutters (DLS). Они способны быстро изменять полярность проходящего через них солнечного света и могут быть использованы в окнах из листового стекла в просторных помещениях, например, в офисах или залах.

Двунаправленные изменения полярности выполняют ту же роль, что и "1" и "0" в двоичном коде, и, как сообщают разработчики, не различимы для человеческого глаза... хотя как показали тесты, они могут быть обнаружены и расшифрованы камерами смартфонов. С другой стороны, изменения интенсивности искусственного света, используемые в некоторых других предлагаемых системах, могут визуально восприниматься как неприятный эффект мерцания, если частота изменений слишком мала.

Необходимо отметить, что в то время, как традиционные Wi-Fi роутеры потребляют от 5 до 20 ватт электроэнергии, DLS потребляют не более 1 ватта. По словам экспертов, такое количество энергии можно получить даже от крошечной солнечной батарейки. Конечно, система будет работать только при свете солнца, поэтому ее можно использовать для экономии энергии в течение дня, а Wi-Fi включать после захода солнца.

Согласно проведенным расчетам, в нынешнем виде технология может передавать данные со скоростью 16 килобит в секунду - но это пока.

"Сейчас мы заказываем необходимое оборудование для создания тестового прототипа", - рассказывает ведущий ученый, доцент Басем Шихада. "Мы планируем увеличить скорость передачи данных с килобитов до мега- и гигабитов в секунду".

Аннотация к проекту: Солнечная энергия широко используется для производства электроэнергии, систем отопления и дневного освещения помещений. Тем не менее, огромное количество энергии солнечных лучей не используется в достаточных объемах. В данной работе речь идет об использовании энергии солнечного света для передачи данных в качестве экологичного варианта беспроводной связи. Поскольку солнечный свет испускается неконтролируемым источником, его использование является сложной задачей, требующей соответствующих технологий для контроля интенсивности светового потока. Жидкокристаллические устройства - это переключаемые стеклянные технологии, которые имеют надлежащее время отклика и контрастные характеристики для такого применения.

В связи с этим был разработан новый двухэлементный жидкокристаллический затвор (DLS), состоящий из двух жидкокристаллических ячеек, которые работают в обоих направлениях. Модель модулятора солнечного света построена на массивах DLS. Для увеличения скорости передачи данных и устранения эффекта мерцания используется мультиплексирование с временным разделением и модуляция на основе поляризации. В дополнение было проведено математическое моделирование системы и изучена ее производительность с точки зрения передачи данных и энергопотребления. В завершение были представлены некоторые численные показатели для изучения влияния различных параметров на производительность системы и ее сравнение с современными технологиями, которые показали, что данная модель отличается более высокой скоростью передачи данных и увеличенной дальностью связи.

Статья о результатах данного эксперимента была недавно зарегистрирована в международном издании IEEE Photonics.

Источник и ссылки: KAUST via AlphaGalileo, журнал IEEE Photonics.

1. (https://ieeexplore.ieee.org/document/9864223)
2. (https://www.alphagalileo.org/en-gb/Item-Display/ItemId/226738)