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リンショーピン大学、微小な光送信器と受信器を統合

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April, 14, 2020, Linköping--リンショーピン大学(Linköping University)の研究チームは、中国の研究者と共同で、光送受を統合した微小ユニットを開発した。リンショーピン大学(LiU)のFeng Gao教授は、「これはオプトエレクトロニクスシステムの微小化にとって大きな意味がある」とコメントしている。

同大学ポスドク、Chunxiong Baoが、コンピュータスクリーで1つのセンテンスをタイプすると、同じセンテンスがすぐに隣のスクリーンに現れる。1つのダイオードからもう1つに光転送される。そのダイオードは、ペロブスカイトでできている。これは、特殊な結晶構造で定義される大きな材料ファミリのうちの1つ。

ペロブスカイトは金属とハロゲンで構成されており、製造が容易で安価な多様性半導体であることが分かっている。また光の検出と放射の両方の有用な特性をもつ。リンショーピン大学の研究チームは、中国の研究者と共同で、双方向ダイオードを開発した。それは光信号を受信し、簡単にそれらを送信できる。つまり、2つの同じユニットを使って、テクストと写真が1つのユニットから別のユニットに無線伝送され、また返送される。また極めて迅速であり、それがリアルタイムで起こっていることが分かる。

LEDとフォトディテクタ
2018年秋、Chunxiong Baoは、より高性能で長寿命を示すフォトディテクタを構築するための適切なペロブスカイトを発見し、Advanced Materialsに発表した。ペロブスカイトLEDの開発も急速に進歩した。同大学ポスドク、Weidong Xuが、昨年、世界最高、効率21%のペロブスカイトLEDを開発。これは、Nature Photonicsに発表された。今回、達成した成果は、LEDを統合し、同時に優れたフォトディテクタでもあるペロブスカイトの開発である。

全ての光通信は、光を捉えて電気信号に変換する高速で高信頼のフォトディテクタを必要とする。現在の光通信システムは、シリコン、InGaAsなどの材料でできたフォトディテクタを使っている。しかし、これらは高価であり、軽量、柔軟性、あるい大面積を必要とするアプリケーションでは使えない。

「二重機能を持つわれわれのダイオードの潜在力を実証するために、われわれは、リアルタイムで心拍を検出し、モノリシックセンサと、双方向光通信システムを構築した」と生体分子・臓器エレクトロニクス部研究者、Chunxiong Baoは話している。

光信号の送受両方ができるこの微小ユニットは、現在の光通信システムの機能を簡素化し縮小するまたとないチャンスをもたらす。特に、従来の電子回路との集積が可能になる。

「われわれは光信号の伝送と受信を1つの回路に統合しようとしてきた。2つの同じ回路の間で光信号の双方向伝送を可能にすものである。これは微小化および集積オプトエレクトロニクスの分野で有益である」と研究長、Feng Gaoはコメントしている。

研究成果は、Nature Electronicsに発表された。