研究目的
为研究水下光无线通信的实际性能与前景，包括海水的光学特性及采用原型调制解调器进行的通信测试。
研究成果
研究证实，水下光通信（UOWC）在200米范围内实现高速通信具有可行性——成功测试表明其在120米距离下可达成20Mbps传输速率并支持远程桌面连接。所开发的剖面仪与调制解调器为光学特性分析及性能预测提供了重要依据，为水下物联网应用奠定了基础。未来工作应聚焦于通过云台装置提升稳定性，以及研发具备全向指向性的调制解调器。
研究不足
该研究受限于阳光和环境光等外部噪声、平台不稳定导致的轴对准误差，以及难以实现200米以上的长距离通信。其性能高度依赖于水的浊度和叶绿素含量等水况条件。
1：实验设计与方法选择：
研究包括设计水下光学剖面仪以测量光学特性，以及开发用于通信测试的原型水下光通信（UOWC）调制解调器。方法包括使用比尔-朗伯定律和辐射传输方程进行光学衰减测量，以及采用开关键控（OOK）调制的强度调制与直接检测（IM/DD）进行通信测试。
2：样本选择与数据来源：
2016至2018年间在17个海域和一个坝湖进行了33次测量，使用剖面仪收集浊度、叶绿素、透射率和反射率数据。
3：实验设备与材料清单：
水下光学剖面仪、配备激光二极管（LD）、雪崩光电二极管（APD）、光电倍增管（PMT）、光学带通滤波器、耐压外壳及高速拖曳水池的原型UOWC调制解调器。
4：实验流程与操作步骤：
部署剖面仪测量不同深度的光学特性。在海洋和泳池环境中测试调制解调器，调整光束宽度、颜色和通信速度，同时监测环境光和平台稳定性等外部因素。
5：数据分析方法：
使用指数回归分析浊度/叶绿素与透射率的关系，并基于光功率和信噪比进行理论计算。
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获取完整内容-
Profiler for underwater optics
Measures optical characteristics such as turbidity, chlorophyll, transmittance, and reflectance in seawater.
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Prototype UOWC modem
Bi-directional underwater optical wireless communication with selectable light colors and detectors.
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Laser Diode
Emitter for high-intensity light in communication tests.
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Avalanche Photodiode
APD
Detector for receiving optical signals with high sensitivity.
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Photomultiplier Tube
PMT
Detector for receiving optical signals with very high sensitivity.
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Optical Bandpass Filter
Suppresses ambient light in front of the detector.
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High-speed towing tank
Naval Systems Research Center of Acquisition, Technology and Logistics Agency
Testing environment for communication experiments.
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