ارتباطات نور مرئی (VLC) یک فناوری انقلابی است که از نور مرئی به عنوان رسانه ای برای انتقال داده ها استفاده می کند و طیف وسیعی از کاربردها را در زمینه های مختلف ممکن می سازد. این مقاله به پیچیدگی های VLC، رابطه آن با ارتباطات نوری و اهمیت آن در مهندسی نوری می پردازد.
مبانی ارتباط نور مرئی
VLC، همچنین به عنوان نور وفاداری (Li-Fi) شناخته می شود، یک فناوری ارتباطی بی سیم است که از نور مرئی بین 400 تا 800 THz (780-375 نانومتر) استفاده می کند. این نوعی از ارتباطات بی سیم نوری (OWC) است که وسیله ای با سرعت بالا، ایمن و کم مصرف برای انتقال داده ارائه می دهد.
اصل کار VLC
VLC با تعدیل شدت نور برای انتقال داده عمل می کند. دیودهای ساطع نور (LED) معمولاً در سیستم‌های VLC استفاده می‌شوند، زیرا می‌توانند به‌طور نامحسوسی در سرعت‌های بالا کم‌نور شوند و به آنها اجازه می‌دهند به عنوان منبع انتقال داده عمل کنند. با کم‌نور کردن سریع LED، داده‌های باینری را می‌توان در نور جاسازی کرد و به گیرنده منتقل کرد، که سپس سیگنال را رمزگشایی می‌کند تا اطلاعات را بازیابی کند.
کاربردهای ارتباط نور مرئی
VLC کاربردهای متنوعی در بخش های مختلف دارد، از ارتباطات داخلی و خارجی گرفته تا سیستم های حمل و نقل هوشمند و ارتباطات زیر آب. در محیط های داخلی، مانند دفاتر و خانه ها، VLC می تواند برای اتصال به اینترنت بی سیم پرسرعت، انتقال داده و خدمات مبتنی بر مکان استفاده شود.
در صنعت خودرو، فناوری VLC می‌تواند ارتباطات و تبادل داده‌ای را در داخل خودروها و همچنین بین خودروها و زیرساخت‌های کنار جاده‌ای ارائه دهد. علاوه بر این، VLC زیر آب، انتقال داده‌ها را با سرعت بالا و ایمن در محیط‌های آبی امکان‌پذیر می‌کند و آن را برای اکتشاف و ارتباطات زیر آب ارزشمند می‌کند.
ارتباط با ارتباطات نوری
ارتباطات نوری، حوزه وسیع تری که اشکال مختلف انتقال نوری را در بر می گیرد، چندین مفهوم اساسی را با ارتباطات نور مرئی به اشتراک می گذارد. VLC و ارتباطات نوری هر دو بر انتقال نور برای انتقال اطلاعات تکیه دارند، البته با استفاده از بخش های مختلف طیف الکترومغناطیسی.
مقایسه با ارتباطات فیبر نوری
VLC به عنوان یک فناوری جایگزین یا مکمل برای سیستم های ارتباطی فیبر نوری سنتی برجسته می شود. در حالی که فیبر نوری از نور مادون قرمز در محدوده 1260-1650 نانومتر استفاده می کند و از طریق فیبرهای نوری کار می کند، VLC از طیف مرئی استفاده می کند و نیازی به سیم کشی اختصاصی ندارد و آن را برای کاربردهای خاص انعطاف پذیرتر و مقرون به صرفه تر می کند.
همگرایی با ارتباطات نوری فضای آزاد
علاوه بر این، VLC با ارتباطات نوری فضای آزاد (FSO) همسو می شود، که از پیوندهای لیزری نوری فضای آزاد برای انتقال داده ها در فواصل کوتاه تا متوسط استفاده می کند. هر دو VLC و FSO بر انتشار نور در فضای باز متکی هستند و می توانند در سناریوهایی که فیبر نوری غیرعملی یا غیرقابل اجرا هستند، یکدیگر را تکمیل کنند.
نقش در مهندسی نوری
ارتباطات نور مرئی با مهندسی نوری، رشته ای چند رشته ای که بر طراحی، توسعه و بهینه سازی سیستم ها و دستگاه های نوری تمرکز دارد، تلاقی می کند. مهندسان متخصص در ارتباطات نوری و فناوری‌های مرتبط، نقش اساسی در پیشرفت VLC و اطمینان از یکپارچگی یکپارچه آن با زیرساخت‌های موجود دارند.
پیشرفت های تکنولوژیکی
مهندسان نوری با طراحی منابع LED پیشرفته، آشکارسازهای نوری و تکنیک‌های مدولاسیون به توسعه سیستم‌های VLC کمک می‌کنند تا کارایی و قابلیت اطمینان انتقال داده را افزایش دهند. آنها همچنین در تحقیقاتی برای بهبود کارایی و برد طیفی VLC شرکت می کنند و راه را برای استقرار گسترده آن هموار می کنند.
ادغام با اینترنت اشیا (IoT)
با گسترش دستگاه‌های اینترنت اشیا، مهندسان نوری در حال بررسی ادغام VLC در شبکه‌های اینترنت اشیا هستند تا ارتباطات داده‌ای با انرژی کارآمد و ایمن را فراهم کنند. با استفاده از قابلیت های VLC، هدف آن ها ایجاد اکوسیستم های متصل به اینترنت اشیا است که از نور مرئی به عنوان رسانه ای برای تبادل یکپارچه و قابل اعتماد داده استفاده می کند.
فعال سازی شهرهای هوشمند
علاوه بر این، VLC نقش مهمی در توسعه شهرهای هوشمند دارد، زیرا ارتباطات پرسرعت، خدمات مبتنی بر مکان و مدیریت زیرساخت هوشمند را تسهیل می‌کند. مهندسان نوری در طراحی و اجرای سیستم های مبتنی بر VLC برای تحقق چشم انداز محیط های شهری به هم پیوسته و پایدار مشارکت می کنند.
نتیجه
ارتباطات نور مرئی نشان دهنده یک فناوری دگرگون کننده است که از نور مرئی برای انتقال داده با سرعت بالا، ایمن و کم مصرف استفاده می کند. ارتباط متقابل آن با ارتباطات نوری و ادغام آن در قلمرو مهندسی نوری بر تأثیر گسترده آن در حوزه های مختلف تأکید می کند. همانطور که VLC به تکامل خود ادامه می دهد، این پتانسیل را دارد که روشی را که ما درک می کنیم و از نور برای ارتباط و اتصال استفاده می کنیم، متحول کند.