突破！远紫外LED实现1.5 Gbit/s创纪录数据传输速率

德国柏林费迪南德·布劳恩研究所——莱布尼茨高频技术研究所（FBH），以及英国斯特拉斯克莱德大学光子学研究所和剑桥大学 LiFi 研发中心的研究人员，利用新型远紫外（far-UVC）发光二极管（LED），实现了最高达1.5 Gbit/s的数据传输速率。这些器件由FBH开发，在波长低于235nm的无线光通信领域创下了新的速率纪录。

远紫外技术在户外通信方面具有独特优势：在这一光谱范围内，太阳光几乎不会产生背景信号。因此，该技术有望实现可靠的户外光通信链路，并在射频通信达到性能极限的场景下，为其提供补充。自动驾驶汽车、无人机、互联工业机械、机器人以及民防应用，都依赖可靠的无线数据连接。与此同时，越来越多的系统正在争夺有限的频率资源。

无线光通信能够有效补充射频通信技术。然而，采用可见光或红外光的系统在户外环境中面临一项重大挑战：太阳也会发射这些波长范围内的辐射。太阳背景辐射可能干扰光信号，使可靠的数据传输变得困难。因此，这类系统往往需要对激光束进行精确的对准。

UVC通信不受太阳背景辐射干扰

在波长低于280nm的范围内，由于太阳辐射会被大气层上部吸收，几乎没有太阳辐射能够到达地球表面。因此，采用 UVC 光的无线光通信基本不受太阳背景信号的干扰。在本次实验中，研究人员采用了波长低于235nm的远紫外光。这种辐射会被皮肤外层的非活性组织强烈吸收，与波长更长的紫外辐射相比，其向活体组织内部的穿透深度要小得多。因此，这类紫外光被认为在人体健康方面具有安全性优势，适用于需要在人体附近工作的应用场景。

优化远紫外LED，实现具有实用潜力的数据传输速率

FBH高级科学家Jan Ruschel博士表示：“我们针对这一光谱范围内的光通信应用，对LED进行了专门优化。这些器件的光输出功率在国际同类研究中具有较高水平，而且能够实现特别快速的调制。这使它们非常适合室内和室外的光学数据交换”。为此，FBH团队将远紫外LED的发光表面划分为大量较小的区域。这样的设计能够降低结电容，并提高电流密度。因此，与发光面积较大的传统器件相比，这些LED能够实现更高的调制带宽。

配有透镜和反射器的远紫外LED

斯特拉斯克莱德大学和剑桥大学的研究人员利用这些LED搭建并测试了一套无线光通信系统。在发射端与接收端之间具有直接视距的条件下，该系统在30cm的传输距离上实现了最高达1.5Gbit/s的数据传输速率。在室内环境光照条件下进行的这些测量，创下了此类短波长光通信数据传输速率的新纪录。

这项工作是在英国国家电信研究中心项目TITAN的框架下开展的。该项目由剑桥大学牵头，并由英国工程与自然科学研究理事会（EPSRC）资助。最近，研究人员在国际通信系统、网络与数字信号处理研讨会上展示了相关研究成果。（论文DOI：10.1109/CSNDSP68462.2026.11654373）

下一步：实现更远距离的非视距通信

远紫外技术还可能具有另一项优势。空气中的分子会使光发生散射，而这种称为瑞利散射的现象，在波长越短时通常越强。因此，即使发射端和接收端没有直接对准，或者障碍物阻挡了两者之间的直视路径，部分光信号仍有可能到达接收端。这一特性使UVC光特别适合研究所谓的非视距通信。研究人员目前希望确定远紫外LED能够在多大程度上利用这一特性。他们还计划进一步优化发射端和接收端，以实现更远的、具有实际应用价值的传输距离，并研究大气环境条件对信号传播路径的影响。Ruschel表示：“实现具有实际应用意义的数据传输速率，是迈出的重要第一步。接下来，我们希望确定远紫外通信实际可用的传输距离和环境条件，尤其是研究在没有直接视距的情况下，这种通信技术能够发挥多大作用。”

研究价值

结合全文，值得关注的并不只是1.5Gbit/s这一速率，而是远紫外LED在短波长无线光通信中的潜在应用价值。

需要特别注意两点：

• 1.5Gbit/s是30cm视距条件下的实验结果，不代表已经实现远距离户外通信。实际应用还需要验证传输距离、链路损耗、接收灵敏度、误码率及环境适应性。

• 非视距通信目前属于后续研究方向，而非本文已经验证的成果。短波长下较强的瑞利散射可能帮助信号绕开直视路径限制，但散射同时也会造成能量损失，实际效果需要通过实验确认。此外，远紫外光的生物安全性仍须结合波长、辐照强度、暴露时间及适用安全标准进行评估，不能仅凭穿透深度较浅就认定所有使用条件均安全。

从紫外LED产业角度看，这项研究的关键意义在于：通过器件结构优化，提高远紫外LED的高速调制能力，并探索UVC在无线光通信中的新应用方向。它为远紫外LED从传统的消杀等应用拓展至高速光通信提供了实验依据，但距离成熟的商业通信产品仍有若干工程问题需要解决。