光學在半導體、電子、資通訊產業的運用相當廣泛,例如光電半導體的LED可做為燈號、照明;光電半導體的CCD、CMOS影像感測器可做數位相機、數位監控,光機電微系統的DMD可做投影機;光電晶體、耦合器用於自動控制等。

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或者是光儲存,如BD藍光光碟片;或者是光通訊,如FTTH光纖到府寬頻,而光通訊實際上又分成有線與無線,有線如光纖到府,即xPON的各種被動式光學網路;或者是大企業的資訊機房、資料中心內所用的儲存區域網路SAN;消費性電子領域,如過去Sony MD用的光學S/PDIF音源傳輸線;或在專業視訊剪輯方面,有Apple Mac的光學版Thunderbolt(簡稱TBT)傳輸線。

光的有線傳輸已使用很多,但無線傳輸卻很少運用,特別是終端消費性領域,幾乎都停留在IR紅外線遙控器的階段,然這幾年來開始有人提倡可見光的無線通訊VLC,預估未來數年將有新發展。

為何無線光通訊要開始展露?因為現有Wi-Fi的2.4GHz頻譜資源幾乎已壓榨到極限,想要更快的速率,幾乎都往5GHz頻段考慮,IEEE 802.11ac即是如此,LTE-U也是如此,但5GHz並不是全球通行的頻段,有些國家無法使用,或僅能部分使用、有條件使用(不能室外用,或不得超過多少發送功率)。

除2.4GHz外,另一個全球通行可用的頻段是60GHz,但因為頻段太高,相關設計都高度困難,目前仍在發展中。加上LED的普及,人們開始考慮用無線光通訊來加速區域內的傳輸。

關於此,目前最代表性的技術為Li-Fi,已在2014年CES上展示過,單向傳輸最快150Mbps,雙向降至110Mbps,事實上僅與單一天線的11n Wi-Fi差不多,但是未來有極大提升潛能,可達1Gbps、10Gbps以上水準,且現行可用增加燈號顏色來提升速率,另如紅色LED是一個通道、綠色LED也是一個通道等。

無線光通訊另有兩個好處,一是不受電磁波干擾,雖然現行飛航法規允許乘客在飛機上使用電子產品,以及醫院內重要的醫療設備使用房間,在牆壁內都埋有銅網以避免手機干擾,但仍有可能產生干擾,在這些敏感場所改用光無線通訊,則可避免干擾發生。

另一是省電,驅動LED亮滅來傳遞信號,比用RF無線射頻方式傳遞信號更省電,手持式裝置電池電力有線,用光無線通訊傳輸反而更有利。不過光無線通訊也有缺點,例如一旦被遮光就無法收發,如人的走動,也無法穿牆通訊,除非牆壁能透光。

Li-Fi設想直接與天光板的LED燈泡結合,就可以提供室內無線上網的HotSpot熱點,而手機多有LED閃光燈與CMOS攝影鏡頭,等於已具備一收一發的能力,未來手機間可以輕易對傳資訊。

除Li-Fi外,日本也在研發用照明提供室內定位IPS(Indoor Positioning System),類似Bluetooth Low Energy的Beacon室內定位,如此可以更省電。

另外,日本立命館大學也在研發一種室內禁拍技術,很多室內場合不歡迎拍照,如法院、賭場、展覽館、考場、書店(拍了一些攝影專輯就不買了,稱為雅賊),禁拍技術是在室內照明內另外釋放一種光訊號,手機接收到光訊號後,會自動禁止相機功效。

不過這技術似乎只防君子不防小人,即便法令規範,未來新出廠的手機都要具備這種禁拍機制,也難杜絕偷拍,可能要考慮其他的技術精進方向。

歸結而言,人們正如瞎子摸象般,嘗試無線光通訊的各種可能應用,相信不久的將來必有斬獲。