[发明专利]调制电子束泵浦半导体量子点白光随机激光通信光源

说明书

调制电子束泵浦半导体量子点白光随机激光通信光源属于光通信技术领域。现有技术调制带宽窄、结构复杂。在本发明之调制电子束泵浦半导体量子点白光随机激光通信光源中，红外种子光源、准直扩束镜、光电阴极、微通道板、电子束聚焦极、透射式阳极和半导体量子点发光层依次同轴排列；在光电阴极、微通道板、电子束聚焦极、透射式阳极之间加有方向相同的电压；透射式阳极覆盖在半导体量子点发光层上；在所述半导体量子点发光层内均匀分布等摩尔量的蓝光、绿光和红光半导体量子点，还均匀分布有与蓝光、绿光和红光分别相对应的具有消光作用的贵金属纳米晶。本发明应用于可见光无线通信，发出经调制电子束泵浦调制的白光随机激光载波，在进行室内照明的同时，实现可见光无线通信。

技术领域

本发明涉及一种调制电子束泵浦半导体量子点白光随机激光通信光源，用于可见光无线通信(Li-Fi)，发出经调制电子束泵浦调制的白光随机激光载波，在进行室内照明的同时，实现可见光无线通信，属于光通信技术领域。

背景技术

可见光无线通信其光源既要满足作为照明光源的高亮度、低功耗和辐射范围广等要求，又要具备作为通信光源的宽调制带宽、高光输出功率等特点，以获得通信系统所应有的通信速率。

通信光源的调制带宽受制于响应速率。虽然相比于白炽灯、日光灯，白光LED具有较高的响应速率，但是，在荧光转换型白光LED中，荧光光谱响应比较滞后，导致通信脉冲的多径展宽，进而使光源的调制带宽也就在几个MHz以内，依旧不能满足作为通信光源为使通信系统具有应有的通信速率而对响应速率的要求。而RGB-LED器件本身结构复杂，三个LED芯片的发光性能会受到驱动电压和温度特性之间的差异的影响，作为通信光源还要配备非常复杂的调制电路，导致器件的制作难度增大，使用成本提高。因此，目前商用白光LED只限于作为照明光源，难以既作为照明光源又作为通信光源。

相比于自发辐射白光发光器件，受激辐射白光激光器件具有更高的光输出功率、发光效率和更快的响应速率，可直接调制，且输出耦合效率高，例如，将白光激光器件用作通信光源，数据传输速率比LED快10倍，也就是说，基于LED的Li-Fi其数据传输速率可达到10Gb/s，基于白光激光器的数据传输速率则能够非常容易地超过100Gb/s。不过，现有白光激光要么是通过多台分立或者集成的气体/固体激光器合成而得，要么通过单台气体/固体激光器倍频形成三基色输出而得，结构复杂，体积大。在现有技术中尚无白光半导体激光器。

为了改善可见光无线通信的调制带宽，提高通信系统的信道容量和调制速率，现有技术集中在光电系统构成和驱动电路设计等方面，尚无可实际应用于光通信技术领域、具有甚高频调制能力、兼做照明光源和通信光源的具体光源方案。

发明内容

为了获得一种可见光无线通信光源，其同时具有亮度高、功耗低、辐射范围广、易于调制、调制带宽宽、结构简单以及体积小等特点，我们发明了一种调制电子束泵浦半导体量子点白光随机激光通信光源。

在本发明之调制电子束泵浦半导体量子点白光随机激光通信光源中，如图1所示，红外种子光源1、准直扩束镜2、光电阴极3、微通道板4、电子束聚焦极5、透射式阳极6和半导体量子点发光层7依次同轴排列；在光电阴极3、微通道板4、电子束聚焦极5、透射式阳极6之间加有方向相同的电压；透射式阳极6覆盖在半导体量子点发光层7上；在所述半导体量子点发光层7内均匀分布等摩尔量的蓝光、绿光和红光半导体量子点，还均匀分布有与蓝光、绿光和红光分别相对应的具有消光作用的贵金属纳米晶。

本发明其技术效果在于，红外种子光源1红外脉冲调制信号光由准直扩束镜2整形后入射光电阴极3，由光电阴极3转换为光电流，该光电流由微通道板4倍增为高能脉冲电子束并出射，由电子束聚焦极5会聚到透射式阳极6，透过透射式阳极6的高能脉冲电子束作为调制电子束泵浦，在为蓝光、绿光和红光半导体量子点提供激发能量的同时，对半导体量子点发光层7进行调制，蓝光、绿光和红光半导体量子点发出的荧光在半导体量子点发光层7中得到散射放大，最后形成白光随机激光出射，该白光随机激光在发挥照明作用的同时以高频闪烁的方式传送通信信号。