随着无线通信的发展,诸多问题涌现,例如频谱资源逐渐紧缺、对环境的污染、应用场景的限制和安全性较低等,可见光无线通信逐渐进入人们视野。第三代半导体材料的兴起为此提供了契机,世界各国的研究人员纷纷开始研究如何将其应用于可见光无线通信中。第一支GaN基蓝光LED的出现,让研究人员看到了用GaN材料制造光电器件的优势,随后,GaN基光探测器也成功被研制出来。用GaN材料制成的光电器件具有功耗低、发光效率高、响应速度快和尺寸小等优点,因此研究人员也将其应用于可见光无线通信中。本文首先通过对Si衬底GaN基光电二极管和光探测器原理的研究,分析出其作为可见光无线通信核心器件的潜力;再通过对Si衬底GaN基光子芯片的制备工艺的介绍和对其基本性能的测试,从而分析出其光电转换以及电光转换等一系列光电性能;然后通过对可见光通信系统的发送端和接收端的研究和介绍,分析Si衬底GaN基光子芯片应用于可见光无线通信系统中的作用;最后通过对可见光通信系统电路的设计,令其实现真正意义上的可见光全双工音频通信。本文所采用的Si衬底GaN基光子芯片集成了光电二极管和光探测器,使其可以实现可见光的全双工通信。之所以可以实现此功能,是因为本文通过对该芯片的发光谱和探测谱的研究,发现其发光谱和探测谱具有一定范围的重叠,利用这一特性,便可以实现全双工通信,这也是本文的核心创新点之一。本文通过全双工的音频通信系统,验证了Si衬底GaN基光子芯片的全双工通信能力,为将第三代半导体材料的应用推广添砖加瓦。