可見光只是廣泛的電磁輻射譜的一小部分。它是人眼可以偵測和感知為顏色的部分。但在整個大局中，它是如何適應的呢？本篇文章介紹可見光以及無線通訊，除了作為OT自我學習使用，若覺得有幫助的朋友歡迎轉載並註明出處。
- 電磁譜(EM)：
- 電磁譜涵蓋了從無線電波到伽馬射線的頻率範圍。這個譜線是非常廣泛的，其中的每一種輻射都有特定的波長和頻率。
- 可見光在哪裡？
- 在整個電磁譜中，可見光只佔據了一個小帶。它的波長範圍大約是從400奈米(紫色)到700奈米(紅色)。這意味著當我們看到顏色時，我們的眼睛正在偵測特定長度的光波。紫色有我們可以看到的最短波長，而紅色有最長的。
- 人眼的奇蹟
- 人眼配備了專門的細胞稱為錐體，它們對光敏感。這些錐體調整以偵測特定波長的光，允許我們感知顏色。本質上，當我們看一個物體時，我們「看到」的是物體反射、吸收或傳輸的光。
- 可見光的重要性
- 光在我們的生活中起著關鍵的作用。它不僅允許我們感知周圍的世界，還對各種技術應用至關重要。從攝影和藝術到通訊技術甚至健康，可見光的重要性不言而喻。
可見光是我們觀察世界的窗口，是我們的眼睛演化出來可以偵測的廣大電磁譜的一部分。它以鮮明的色彩描繪我們的環境，使我們能夠導航、欣賞並與我們的環境互動。
但你知道我們也可以用可見光傳輸數據嗎？
近年來出現了一種稱為"Li-Fi"或光保真的概念，它使用可見光來傳輸數據。想像它像Wi-Fi，但它不使用無線電波，而是使用光波。通過調製光的強度 - 快到人眼無法感知 - 可以發送和接收數據。這項技術提供了幾項優點，包括潛在的更快的數據傳輸速率和更安全的連接，因為光不會像無線電波那樣穿透牆壁。
此外，隨著全球對帶寬和更快連接的需求增長，利用可見光的廣泛譜線可能只是滿足我們數據傳輸需求的答案之一。
可見光不僅是我們的眼睛和藝術的奇蹟，也為下一代無線通訊鋪平了道路。它是自然設計和人類創新的無縫結合，繼續照亮我們的道路，無論是文字上還是技術上。
在介紹Li-Fi之前，首先讓我們了解Wi-Fi。Wi-Fi是一種技術，允許設備無線連接到互聯網或在特定區域內相互通信。Wi-Fi這個名稱原本是「無線保真」的縮寫，但實際上它並不代表任何東西；它只是一個比其技術描述符：IEEE 802.11(由電氣和電子工程師學會設定的標準)更容易記住的名字。
Wi-Fi通過無線電波傳輸數據。一台通常稱為路由器(Access Point, AP)的設備接收有線互聯網數據並將此數據轉換為無線電信號。然後將此信號廣播到具有Wi-Fi功能的設備，如筆記本電腦、智能手機或平板電腦。這些設備將無線電信號再次轉換為數據，然後以我們可以互動的格式呈現，例如網頁或視頻。
Wi-Fi的使用非常廣泛，包括個人用途、商業和工作場所、公共熱點、教育、醫療保健、遊戲和物聯網等。
- 個人使用：
- 大多數人都熟悉家庭中的 Wi-Fi，它可以連接家中的所有設備到互聯網，無需繁瑣的電線。從串流影片、瀏覽社交媒體到控制智能家居設備，Wi-Fi 都扮演了核心角色。
- 商業和工作場所：
- 辦公室使用 Wi-Fi 連接整個工作團隊，實現無縫的數據共享、視訊會議和基於雲的協作。許多企業還為訪客或客戶提供訪客網絡。
- 公共熱點：
- 如咖啡館、機場和酒店等地方經常向客戶提供 Wi-Fi，無論是免費或收費。有些城市甚至在某些區域或交通系統中提供免費的公共 Wi-Fi。
- 教育：
- 學校和大學擁有廣泛的 Wi-Fi 網絡，以促進線上研究、虛擬學習環境和數字課程提交。
- 醫療保健：
- 醫院和醫療設施使用 Wi-Fi 實時更新病人記錄、監測健康指標並確保員工之間的快速溝通。
- 遊戲：
- Wi-Fi 允許玩家在線玩遊戲、下載遊戲或在全球多人競技場中競技。
- 物聯網 (IoT)：
- 許多智能設備，從冰箱和洗衣機到保安攝像機和恆溫器，都通過 Wi-Fi 連接到互聯網，允許遠程控制和監控。
最古老且眾所周知的無線技術是 IR(紅外線)。在我們使用 Wi-Fi 將設備連接到互聯網或使用 FM 在收音機上播放音樂之前，紅外線技術允許我們的遙控器與我們的電視進行通信。紅外線的波長通常在 700 nm 到 1 mm 之間，IR 主要在大約 430 THz 到 300 GHz 的頻率範圍內運作。這是一種在各種應用中默默支持我們日常生活的技術，從遙控器到某些形式的數據傳輸。
接著從紅外線(IR)移轉到FM，無線電技術迅速發展。FM利用的頻率範圍通常在87.5到108 MHz之間，傳遞聲音和音樂到我們的耳朵。具有約3米的波長，FM數十年來一直是我們用於音樂、新聞和其他資訊的可靠來源。
隨後Wi-Fi進入舞台，徹底改變了我們訪問互聯網的方式。與FM不同，Wi-Fi主要在2.4 GHz和5 GHz帶上運作，分別對應於約12.5 cm和6 cm的波長。由於其能夠快速傳輸大量數據的能力，Wi-Fi已成為我們現代生活中不可或缺的一部分。
但這還不是終點！現在介紹Li-Fi。這個新的參與者使用可見光來傳輸數據，其操作波長在390到700 nm之間。鑒於此，Li-Fi的操作頻率遠高於FM、Wi-Fi甚至IR，其所承諾的潛在帶寬可能會顛覆我們的無線通訊系統。
我們可以發現到人類一開始的無線通訊技術使用的頻率較低，波長較長，主要是基於以下幾個原因：
- 技術限制：
- 早期的電子技術和元件(例如真空管)更容易產生和檢測低頻信號。高頻技術對於元件和設計都有更高的要求。
- 傳播特性：
- 長波長的無線波在地球表面上有較好的傳播特性。例如，長波和中波無線電波可以繞射地球表面的障礙物，並在大氣層和地球表面之間進行跳躍，從而實現長距離通訊。而高頻波，如VHF和UHF，主要是直線傳播，其通訊距離受到地平線的限制。
- 天線大小：
- 天線的大小與其操作的波長成正比。對於低頻(長波長)通訊，相對簡單的天線可以用於傳輸和接收。但隨著頻率的增加，有效的天線會變得越來越小，這在早期的技術中是一個挑戰。
- 干擾：
- 早期的電子設備和工業活動產生的電磁干擾較少，這使得在較低的頻率範圍內進行通訊成為可能。隨著時間的推移，特定的頻率帶被劃分和分配給不同的服務，以避免干擾。
- 初期的需求：
- 早期的無線通訊，如無線電廣播，不需要高數據速率或大頻寬，因此低頻段是足夠的。
然而隨著技術的進步，人類已經能夠利用更高的頻率範圍，從而得到更大的頻寬和更高的數據傳輸速率。現代的通訊技術，如手機和Wi-Fi，運作在GHz的頻率範圍，並使用高度複雜的調製技術來傳輸大量數據。
理論上透過可見光(或者更廣泛地說，通過光)進行訊息傳輸，可以獲得非常高的帶寬和數據傳輸速率，並具有以下優點：
- 高頻率，大帶寬：可見光的頻率範圍大約是430至770 THz。與傳統的無線通訊相比，這提供了極大的帶寬，這意味著可以傳輸更多的數據。
- 不產生電磁干擾：不像其他無線技術，例如Wi-Fi或手機，光通訊不會產生電磁干擾，因此不會干擾其他設備。
- 安全性：光不易穿透牆壁或其他障礙物，這意味著光通訊在一個封閉的空間中更為私密。
- Li-Fi：基於LED照明的光通訊技術已經開發出來，稱為Li-Fi(Light Fidelity)。Li-Fi在某些應用中提供了比Wi-Fi更快的數據傳輸速率。
但是使用光進行通訊也有一些限制：
- 傳播範圍：光通訊的傳播距離受到限制，因為光不像無線電波那樣能夠穿透障礙物或繞過它們。
- 外部干擾：強烈的外部光源，如直射日光，可能會干擾光通訊。
- 需要直線視野：對於某些光通訊應用，發射器和接收器之間需要有直線視野。
儘管光通訊具有一些顯著的優點，但它可能不適用於所有場景；然而在某些特定的應用和環境中，如室內高速數據傳輸，可能非常有用。
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