可見光傳輸效率佳 搭配光纖應用範圍廣

台北科技大學光電工程系教授呂海涵

人類運用可見光作為通訊工具已有數千年歷史，如過去距離遙遠的城邦之間，會利用施放狼煙或點燃烽火的方式，告知有緊急事故發生，或請鄰近國家前來幫忙。至於各國港口中常見到的燈塔，更是過去沒有無線電、GPS航海地圖之前，船隻在晚上航行時辨識港口方位的重要依據，而在現今日常生活中常見到的紅綠燈、火車前方頭燈等等，亦是可見光的多種應用之一，也證明該技術早與人類生活息息相關。

台北科技大學光電工程系教授呂海涵指出，「當無線通訊技術興起之後，便有許多學者開始針對可見光技術進行資料傳輸實驗，以便讓資料傳遞過程變得更為方便。特別是現今民眾對於無線基地台存有極大安全疑慮，而且對電磁波特別敏感的特定場所，如加油站、煉油槽、飛機艙、醫院等地，亦不適合使用傳統無線基地台，若能運用可見光技術提供資料傳輸、上網服務，與現有Wi-Fi、光纖技術搭配之後，便能讓民眾享受到更便利的網路服務。」

多年前有研究團隊曾開始利用日益普及的LED光源，作為研發可見光傳輸的基礎，儘管為解決藍光線漫射過於嚴重的問題，研究人員會在實驗過程中搭配藍光率鏡，但最終得到的效果並不理想。以2012年國立交通大學與工研院公布的研究專案為例，當時資料傳輸距離僅能夠達到1公尺、傳輸速度僅有20Mbps，中國南京大學則在2013發表LED傳輸論文，儘管傳輸距離提升到2.13公尺、傳輸速度也提升到100Mbps，但相較於市面上現有的無線傳輸技術仍有極大落差，離商業化應用仍然很遠。

呂海涵指出：「LED光線有先天上的限制，以致於應用在可見光通訊上的效果不佳。因此，我們在2012年決定以雷射光為基礎，以價格最便宜的紅光、綠光進行可見光通訊研究，結果當年便有相當不錯的研發成果，傳輸速度一口氣達到500Mbps、傳輸距離則有10公尺之遠，不僅遠超過LED光技術，甚至比當時市面上的無線通訊技術還快。」

隨後幾年，臺北科技大學研究團隊便以此為基礎，屢次將可見光通訊的傳輸速度推向新高，以2015年最新發表成果為例，傳輸速度已達到25Gbps、傳輸距離則有10公尺，儼然已具備光纖網路搭配使用的能力，也為可見光通訊技術走向商業應用奠下良好基礎。

呂海涵認為，可見光能在空間中自由傳輸，可以解決現今光纖網路舖設的最後一哩路問題，更能夠避免電磁波干擾輻射，能讓居家環境更舒適，亦可應用在加油站、煉油廠、飛機艙之中，乃至於改善民眾搭乘高鐵時手機經常發生斷訊的問題。不過，可見光通訊也面臨到瓶頸，未來需朝不可見光通訊發展，才有機會讓傳輸速度獲得更大幅度的提升。