[發(fā)明專利]水下無線光發(fā)射系統(tǒng)、方法和水下無線光通信系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110051803.X
• 申請(qǐng)日: 2021-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN112688738A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀鋒濤;楊祎;李佳琪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/50
• 分類號(hào): H04B10/50;H04B10/80
• 代理公司: 西安亞信智佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61241
• 代理人: 張西娟

本發(fā)明實(shí)施例是關(guān)于一種水下無線光發(fā)射系統(tǒng)、方法和水下無線光通信系統(tǒng)。包括：發(fā)射機(jī)構(gòu)，包括多個(gè)發(fā)射不同波長的激光發(fā)射器；多模光纖合束器；光纖準(zhǔn)直器，將光束調(diào)整為直線性光束信號(hào)發(fā)出；控制模塊，控制多個(gè)激光發(fā)射器間隔預(yù)設(shè)時(shí)間發(fā)出多個(gè)不同波長的初始光束；光電功率探測器，接收初始光束，獲取功率值最大的初始光束對(duì)應(yīng)的光源信息發(fā)送至控制模塊；控制模塊控制與其對(duì)應(yīng)的激光發(fā)射器發(fā)出通信光束；調(diào)制機(jī)構(gòu)，接收通信數(shù)據(jù)對(duì)通信光束進(jìn)行調(diào)制以得到攜帶通信信號(hào)的調(diào)制光束。本發(fā)明實(shí)施例利用不同光波長在不同海水環(huán)境的傳輸性能，針對(duì)不同海水環(huán)境選擇輸出后吸收、散射損耗最小的光波長作為通信光源，以提高傳輸效率、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量通信。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實(shí)施例涉及水下無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水下無線光發(fā)射系統(tǒng)、方法和水下無線光通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著人們對(duì)海洋資源開發(fā)越來越重視，水下通信技術(shù)已成為人們探索海洋的關(guān)鍵技術(shù)。目前水下通信技術(shù)主要包括聲波、RF波以及光波來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，與聲波、RF波通信相比，以光波作為水下傳輸信息載體，具有抗干擾能力強(qiáng)，傳輸速率快，承載信息量大，安全性高等優(yōu)點(diǎn)，因此水下無線光通信技術(shù)在資源勘探、環(huán)境監(jiān)測、水下機(jī)器人等方面有著廣泛的應(yīng)用。

由于海水信道中存在一個(gè)低衰減的透光窗口，藍(lán)綠光波段的光束在海水中傳輸受到的衰減作用比其他波段的光受到的衰減作用低。相關(guān)技術(shù)中通常利用藍(lán)綠激光作為發(fā)射光源，光源器件經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生直流光信號(hào)，由激光調(diào)制電路將直流光信號(hào)調(diào)制到激光器上作為發(fā)射光束，使其輸出帶有一定速率的已調(diào)制光信號(hào)，接收端光電檢測器PIN將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)，經(jīng)過放大整形電路后，將信號(hào)恢復(fù)為標(biāo)準(zhǔn)波形。而只采用一種工作波長進(jìn)行水下無線信息傳輸時(shí)，不能保證光信號(hào)在不同海水信道中都具有較小的衰減損耗，降低了系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸效率，導(dǎo)致系統(tǒng)適應(yīng)性較差，對(duì)通信性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

因此，有必要改善上述相關(guān)技術(shù)方案中存在的一個(gè)或者多個(gè)問題。

需要注意的是，本部分旨在為權(quán)利要求書中陳述的本發(fā)明的實(shí)施方式提供背景或上下文。此處的描述不因?yàn)榘ㄔ诒静糠种芯统姓J(rèn)是現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種水下無線光發(fā)射系統(tǒng)、方法和水下無線光通信系統(tǒng)，進(jìn)而至少在一定程度上克服由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺陷而導(dǎo)致的一個(gè)或者多個(gè)問題。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供一種水下無線光發(fā)射系統(tǒng)，包括：

發(fā)射機(jī)構(gòu)，包括多個(gè)發(fā)射不同波長光束的激光發(fā)射器；

多模光纖合束器，用于將分別與多個(gè)激光發(fā)射器連接的多模光纖進(jìn)行合束；

光纖準(zhǔn)直器，與所述多模光纖合束器電連接，將接收到的所述光束調(diào)整為直線性光束信號(hào)發(fā)出；

控制模塊，分別與所述多個(gè)激光發(fā)射器電連接，用于控制所述多個(gè)激光發(fā)射器相互間隔預(yù)設(shè)時(shí)間發(fā)出多個(gè)不同波長的初始光束；

光電功率探測器，設(shè)置在海水信道預(yù)設(shè)位置處，用于接收經(jīng)過多模光纖合束器和光纖準(zhǔn)直器后的多個(gè)不同波長的初始光束，獲取功率值最大的初始光束對(duì)應(yīng)的光源信息發(fā)送至所述控制模塊；

所述控制模塊還用于接收所述光源信息并控制與其對(duì)應(yīng)的所述激光發(fā)射器發(fā)出通信光束；

調(diào)制機(jī)構(gòu)，與所述發(fā)射機(jī)構(gòu)電連接，用于接收所述通信數(shù)據(jù)，根據(jù)所述通信數(shù)據(jù)對(duì)所述通信光束進(jìn)行調(diào)制以得到攜帶通信信號(hào)的調(diào)制光束，所述調(diào)制光束經(jīng)過多模光纖合束器和光纖準(zhǔn)直器后在海水信道中進(jìn)行傳輸。

本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述激光發(fā)射器發(fā)出的光束波長范圍為400nm～680nm。

本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述發(fā)射機(jī)構(gòu)包括3個(gè)激光發(fā)射器。

本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述3個(gè)激光發(fā)射器分別發(fā)射藍(lán)光、綠光、紅光，所述藍(lán)光、綠光、紅光的波長分別為450nm、520nm、650nm。