基于微LED阵列的高带宽InGaN自供电探测器阵列，用于MIMO可见光通信

摘要： 本工作报道了基于芯片的氮化镓微发光二极管（μLED）阵列在多功能应用中的使用，包括微型显示器、数据传输器、光电探测器和太阳能电池。显示和传输功能已有报道，特别是我们通过实验验证了μLED阵列可作为自供电、高性能且波长选择性的光电探测器（PD），在采用405纳米紫光激光二极管（LD）作为发射器、使用开关键控（OOK）调制方案时，能够实现高速多输入多输出（MIMO）可见光通信（VLC）。我们系统研究了直径为40微米、60微米和100微米的基于μLED的光电探测器的光电与通信特性。光电分析表明，与先前报道的其他基于氮化镓的光电探测器相比，基于μLED的光电探测器在405纳米波长下具有更优异的性能。在-5伏偏压下，40微米、60微米和100微米μLED分别实现了0.27、0.31和0.24安/瓦的相当峰值响应度，1.1×1011、2.3×1012和2.1×1012厘米·H1/2·瓦?1的比探测率，以及152、162和164分贝的线性动态范围（LDR）。即使在零偏压（即自供电模式）下，我们也分别实现了40微米、60微米和100微米μLED的高峰值响应度0.24、0.29和0.21安/瓦，高比探测率7.5×1012、1.5×1013和1.3×1013厘米·H1/2·瓦?1，以及高达186、196和197分贝的高LDR。这些μLED还可作为太阳能电池来收集系统的光能?；讦蘈ED的光电探测器阵列在VLC系统中作为接收器进行测试，实现了高速并行通信，在1米距离下，单个40微米、60微米和100微米基于μLED的光电探测器分别实现了180 Mbps、175 Mbps和185 Mbps的最大数据速率，误码率分别为3.5×10?3、3.7×10?3和3.5×10?3。此外，还实现了2×2 MIMO并行VLC系统以提高VLC数据速率，这表明使用大型基于μLED的光电探测器阵列实现多Gbps甚至Tbps VLC应用的潜力。