水下無線光通信（Underwater Wireless Optical Communication, UWOC）是一種利用光波（通常為藍綠光波段，因其在水中的衰減相對較?。┰谒逻M行高速數據傳輸的技術。其實現方式主要涉及光的調制、發(fā)射、水下信道傳輸、接收和解調等環(huán)節(jié)。根據近期的技術發(fā)展和專利信息，其具體實現方式可以概括如下：

 

 1. 基本原理與系統構成

水下無線光通信系統通常由發(fā)射端和接收端組成。

   發(fā)射端：將電信號（數據）加載到光載波上。具體過程為：數據信號經過調制電路處理后，驅動光源（通常是高功率的藍綠光LED或激光二極管）發(fā)光。光源發(fā)出的光信號經過光學系統（如凸透鏡）進行準直或擴束，以減小發(fā)散角，提高傳輸效率和距離。

   水下信道：光信號在水中傳輸，會受到吸收、散射、湍流等影響，導致信號衰減和畸變。

   接收端：通過光學天線（如凸透鏡）匯聚入射的光信號，由光電探測器（如光電二極管陣列）將光信號轉換回電信號，再經過放大、濾波和解調等處理，恢復出原始數據。

 

 2. 關鍵技術與實現細節(jié)

為了克服水下復雜環(huán)境帶來的挑戰(zhàn)，研究人員采用了多種技術手段：

 

   光源與探測器陣列：使用陣列式LED和光電探測器陣列可以提高系統的發(fā)射功率和接收靈敏度，增強鏈路的穩(wěn)定性。

   空間復用與串擾消除：為了提升傳輸速率，可以采用空間復用技術，即同時使用多個光束傳輸不同數據流。但這會引入多用戶信道間干擾和串擾。最新的專利技術（如寧波志倫電子的專利）提出了一種“一體式多用戶串擾消除”的方法，能在發(fā)送端數據處理和接收端初步處理環(huán)節(jié)，同時消除碼間串擾、調制非線性失真和多用戶干擾，從而顯著提升系統性能。

   同軸收發(fā)技術：為了解決傳統收發(fā)分離系統結構復雜、對準困難的問題，有研究（如長春光客科技的專利）提出“單模多模同軸收發(fā)”技術。該技術在光學天線與光源/探測器之間設置特殊的三包層光纖，實現發(fā)射光（通過單模光纖）和接收光（通過多模光纖）在同一個光路（同軸）中傳輸，簡化了系統結構，并在一定程度上兼顧了通信質量和通信距離。

   光學系統設計：使用凸透鏡對發(fā)射光進行擴束，對接收光進行匯聚，是實現有效光信號傳輸和收集的關鍵步驟。