水下無線光通信技術(shù)與應(yīng)用

第1章 概述 001
1.1 背景 001
1.2 水下無線光通信技術(shù)現(xiàn)狀 004
1.2.1 國外研究進(jìn)展 004
1.2.2 國內(nèi)研究進(jìn)展 007
參考文獻(xiàn) 011
第2章 激光的海洋傳輸特性 017
2.1 海水的組成及其一般傳輸特性 017
2.2 水下光傳輸?shù)墓鈱W(xué)特性 018
2.3 光在海水中的衰減 020
2.4 水下光信道的研究方法 021
2.4.1 海洋光學(xué)實(shí)地測量 021
2.4.2 輻射傳輸方程計算解析法 026
2.4.3 MC方法 028
2.5 透明度反演水質(zhì)參數(shù) 029
2.5.1 遙感數(shù)據(jù)反演透明度模型 029
2.5.2 透明度反演衰減系數(shù)模型 031
2.6 黃海海域藍(lán)綠光傳輸特性 032
2.6.1 黃海海域藍(lán)綠光衰減系數(shù)分析 033
2.6.2 黃海海域藍(lán)綠光能量衰減分析 035
參考文獻(xiàn) 038
第3章 水下無線光通信信道特性的仿真 041
3.1 MC方法 041
3.1.1 仿真假設(shè)和近似 044
3.1.2 仿真參數(shù)設(shè)置 044
3.1.3 遠(yuǎn)端光場分布特性分析 046
3.1.4 固定視場角和接收機(jī)半徑時的接收特性分析 049
3.2 改進(jìn)的半解析半MC方法 052
3.2.1 半解析半MC方法原理 052
3.2.2 與實(shí)驗結(jié)果的對比 056
3.3 新型馬爾可夫鏈MC仿真 059
3.3.1 馬爾可夫鏈 059
3.3.2 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣 060
3.3.3 角度分布 061
3.3.4 接收面上的能量 062
3.3.5 接收面上的時域分布 064
參考文獻(xiàn) 069
第4章 水下無線光通信系統(tǒng) 071
4.1 UWOC系統(tǒng)架構(gòu) 071
4.2 發(fā)射機(jī) 073
4.2.1 發(fā)光二極管 073
4.2.2 激光二極管 074
4.2.3 激光器 076
4.2.4 光源對比 078
4.3 接收機(jī) 078
4.3.1 PIN型光電二極管 079
4.3.2 APD 079
4.3.3 PMT 080
4.3.4 探測器比較 081
4.4 調(diào)制技術(shù) 081
4.4.1 數(shù)字脈沖調(diào)制 082
4.4.2 正交振幅調(diào)制 087
4.5 編碼技術(shù) 089
4.5.1 RS碼 089
4.5.2 LDPC碼 091
4.5.3 Polar碼 093
4.5.4 DB編碼 098
4.5.5 NLTCP編碼 099
參考文獻(xiàn) 100
第5章 水下無線光通信光源 102
5.1 固體藍(lán)綠光激光器概述 102
5.1.1 腔內(nèi)倍頻藍(lán)綠光激光器技術(shù) 103
5.1.2 腔外倍頻藍(lán)綠光激光器技術(shù) 104
5.1.3 腔內(nèi)和頻藍(lán)綠光激光器技術(shù) 105
5.1.4 光參量振蕩藍(lán)綠光激光器技術(shù) 105
5.2 全固態(tài)藍(lán)光激光器技術(shù) 106
5.2.1 基于鈦寶石的藍(lán)光激光器技術(shù) 107
5.2.2 基于準(zhǔn)三能級0.9 m波長的藍(lán)光激光器技術(shù) 108
5.2.3 基于1.3μm波長的藍(lán)光激光器技術(shù) 110
5.3 全固態(tài)綠光激光器技術(shù) 112
5.3.1 基于Nd:YLF晶體的綠光激光器技術(shù) 113
5.3.2 基于Nd:YAG晶體的綠光激光器技術(shù) 122
5.3.3 基于Nd:YVO4晶體的綠光激光器技術(shù) 130
5.4 全固態(tài)藍(lán)綠光激光器技術(shù)展望 133
參考文獻(xiàn) 134
第6章 水下光電探測和信息獲取 137
6.1 光電探測器概述 137
6.1.1 光電探測器原理 137
6.1.2 水下光通信常用探測器 139
6.1.3 探測器主要參數(shù) 141
6.1.4 探測器主要性能比較 143
6.2 探測器噪聲分析 144
6.3 分集接收技術(shù) 146
6.3.1 分集接收理論 146
6.3.2 分集增益分析 149
6.4 光子計數(shù)接收技術(shù) 150
6.4.1 單光子探測接收 150
6.4.2 多光子計數(shù)接收 152
參考文獻(xiàn) 154
第7章 水下長距離高速無線光通信系統(tǒng) 157
7.1 總體方案 157
7.2 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計 159
7.3 光源選擇 161
7.4 探測器選擇 165
7.5 調(diào)制方式選擇 168
7.6 系統(tǒng)研制與集成 170
7.7 室內(nèi)外實(shí)驗 173
參考文獻(xiàn) 176
第8章 水下無線光通信應(yīng)用與展望 177
8.1 水下大容量無線光通信 177
8.2 水下長距離無線光通信 180
8.3 通信測距照明多功能一體化 184
8.4 深海綜合應(yīng)用 185
8.5 空間跨介質(zhì)應(yīng)用 188
8.6 空天地海立體通信網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建 189
參考文獻(xiàn) 190
名詞索引 193