北京理工大学在柔性无线光通信方面取得重要进展

近日，北京理工大学集成电路与电子学院柔性电子器件与智造研究所在《Matter》上发表题为“High-performance 2D perovskite-based flexible photodetectors for optical communication and information encryption”的学术论文。论文报道了一种以二维钙钛矿柔性光电探测器作为调制光接收器的光无线通信系统。通过电荷收集窄化原理设计了具有双波段响应特性的高稳定柔性光电探测器。基于该探测器的优异性能，论文提出了一种利用488nm和532nm光作为独立信息传输通道的多路加密通信系统，以提高信息传输的安全性。此外，设计的无线光通信系统实现了车辆的实时定位和信息双向传输，并将光通信结果实时呈现在用户界面。北京理工大学是第一单位，北京理工大学硕士研究生冯凯佳为论文的第一作者，李营副教授和沈国震教授为通讯作者。

在无线通信技术迅猛发展和移动设备普遍应用的背景下，光通信技术凭借其超高的传输速率、高安全性、低误码率和低成本等优点，正成为现代通信研究的研究热点。尽管传统光电探测器技术已较为成熟，但其较高的工作电压、成本压力及材料脆性等问题，制约了该技术在低能耗、柔性可穿戴设备领域的拓展应用。值得关注的是，二维Ruddlesden-Popper钙钛矿材料具有制备工艺简单、机械柔韧性好、光吸收系数高和载流子寿命长等优势，这些特性使其在柔性光电探测器领域展现出独特的价值。另外，该材料具有有机无机层交替排列的层状结构，构建了天然的分子级防护屏障，相比传统3D钙钛矿材料具有更突出的环境稳定性，可有效抵御水氧侵蚀。

本文提出了一种基于柔性二维Ruddlesden - Popper （RP）钙钛矿光电探测器的无线光通信系统。厚度优化后的光电探测器具有良好的长时间运行稳定性、热稳定性和柔性稳定性，在488 nm和532 nm的可见光范围内具有较高的响应。在此基础上，提出了一种多路复用加密通信系统，利用488 nm和532 nm光作为独立的信息传输通道，将待传输信息编码为488 nm和532 nm光的混合信号，接收端可以通过特殊密钥和特殊加密规则解密真实信息，显著提高了信息传输的安全性。将制备的柔性光电探测器集成到所设计的光无线通信系统中，成功实现了车辆的实时定位和信息双向传输，并将光通信结果实时呈现在用户界面。

论文通过材料合成、实验探究和理论验证，制备了具有优异光电性能和高稳定性的柔性二维钙钛矿光电探测器，构建了一个无线光通信系统，实现了车辆的实时定位和信息双向传输。该研究为二维钙钛矿材料在下一代柔性光电器件中的应用开辟了新的道路，进一步推动了光通信技术的发展。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2025.101998