Výzkum zářivých zdrojů pro současné působení v optických komunikacích a osvětlování

Jan Vitásek

Doctoral thesis

Abstract:

Tato dizertační práce se zabývá optickým vysílačem pro vnitřní optické bezvláknové sítě, jenž může poskytovat komunikaci a osvětlování zároveň. Optický vysílač má nově a origiálně řešenou spektrální charakteristiku vyzařovaného světla. Základem vysílače je bílé světlo, které slouží k osvětlování. Úzká spektrální část tohoto bílého světla je záměrně potlačena optickým filtrem. Potlačená část bílého světla je nahrazena světlem z jiného zářivého zdroje a vytváří původní bílé světlo. Náhradní zářivý zdroj bude modulován a bude tím vysílat užitečná data, čímž bude zajištěna také druhá funkce vysílače, tj. funkce komunikační. Na datovém přenosuse tedy bude podílet pouze část spektra bílého světla. Díky tomuto řešení budou odstraněny nedostatky komunikace bílým světlem. Mezi ně patří rychlé spínání vysokého napájecího proudu v řádech stovek mA a setrvačnost fosforu při vytváření bílého světla. Práce řeší jak spektrální, tak geometrické uspořádání zářivých zdrojů. Výsledkem jsou dvě konstrukční řešení optického vysílače. Tato řešení byla nejdříve simulována v programu LightTools. Poté byly optické vysílače zkonstruovány v laboratoři a byly proměřeny jejich vlastnosti. Obě dvě řešení optického vysílače mohou současně poskytovat obě požadované funkce, což bylo cílem dizertační práce.

Abstract:

This dissertation thesis deals with an optical transmitter for indoor free space optical networks, which can provide communication and illumination at the same time. The optical transmitter has a new and original solution of spectral characteristics of the emitted light. The basis of the transmitter is white light, which provides illumination. A narrow spectral part of this white light is purposely suppressed by an optical filter. The suppressed spectral part is then replaced by light from another radiant source and it forms the original white light. The compensatory radiant source will be modulated and due to this it will transmit some useful data. This solution will also provide the other function of the transmitter, i.e. the communication function. The data will be transmitted by one part of the white light spectrum only. Thanks to this solution the disadvantages of the visible light communication will be removed. They include quick switching of the forward current in orders of hundreds of mA and the phosphor persistence on white light creation. The thesis solves the spectral and the geometrical arrangement of the radiant sources. The results are two designs of the optical transmitter. These designs were first tested in LightTools software. The optical transmitters were then constructed in a laboratory and their features were measured. Both designs of the optical transmitter can provide both required functions at the same time, which was the objective of the dissertation thesis.

Keywords

Komunikace viditelným světlem, korelovaná barevná teplota, LightTools, optický filtr, optický vysílač, osvětlování, spektrální charakteristika, vnitřní optické bezvláknové sítě, výkonová LED dioda.

Keywords

Correlated color temperature, illumination, indoor optical fiberless networks, LightTools, optical filter, optical transmitter, power LED diode, spectral characteristic, visible light communication.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 10. 2013

Thesis defence

• Date of defence: 6. 2. 2014
• Supervisor: Vladimír Vašinek
• Reader: Stanislav Zvánovec, Michal Lucki, Jan Maschke

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Doctoral programme / field:
Informatika, komunikační technologie a aplikovaná matematika / Komunikační technologie