一种高速率水下光通信方法及系统与流程

本申请涉及光纤通信及水下光通信，具体涉及一种高速率水下光通信方法及系统。

背景技术：

1、水下光通信是一种在水下环境中利用光波进行信息传输的技术，具有保密性好、可靠性高等优点，对于构建全光立体通信网络以及6g空天海地一体化全方位通信具有重要意义。

2、水下光通信技术的发展包括了对光源(如激光光源和led光源)的研究，以及对通信系统设计和实现的探索。随着技术的发展，水下光通信在海洋环境监测、水下机器人通信等领域有着广泛的应用前景。

3、水下光通信一直是通信领域面临的关键难题。传统的水下光通信方式，如水声通信，虽然技术成熟，但存在造价高、体积大、带宽低等问题。

4、此外，水下光通信还面临着高阶调制方式的应用、更高调制速率、更高出光效率的光源的开发的问题。目前水下光通信的最高速率在10gbit/s量级，而光纤通信的速率现在达到了400gbit/s甚至800gbit/s，相比水下光通信速率高出1个数量级。但光纤通信采用的激光波长是c波段，这一波段由于水的吸收具有强衰减，因此不适合做水下通信。

技术实现思路

1、本申请提供一种高速率水下光通信方法及系统，其利用光纤通信c波段的高速率信号进行波长转换后进行水下传输，从而可提高水下传输的速率。

2、第一方面，本申请实施例提供一种高速率水下光通信方法，所述高速率水下光通信方法包括以下步骤：

3、利用调制器调制c波段激光，生成调制了光信号的第一激光；

4、将第一激光与一不同频率的第二激光进行和频，转换为可进行水下光通信的第三激光；

5、利用第三激光进行水下光通信；

6、将第三激光与第二激光进行差频，转换回c波段激光进行信号接收和解码。

7、结合第一方面，在一种实施方式中，所述将第一激光与一不同频率的第二激光进行和频，转换为可进行水下光通信的第三激光，包括：

8、将第一激光与第二激光一起输入至和频晶体内产生和频效应，以转换为可进行水下光通信的第三激光。

9、结合第一方面，在一种实施方式中，所述将第一激光与第二激光一起输入至和频晶体内产生和频效应，以转换为可进行水下光通信的第三激光，包括：

10、将1550nm波段的第一激光与810nm波段的第二激光一起输入至和频晶体内产生和频效应，以转换为532nm波段的可进行水下光通信的第三激光。

11、结合第一方面，在一种实施方式中，所述和频晶体的材料为磷酸二氢钾、铌酸锂、偏硼酸钡或三硼酸锂。

12、结合第一方面，在一种实施方式中，所述将第三激光与第二激光进行差频，转换回c波段激光进行信号接收和解码，包括：

13、将第二激光与第三激光一起输入至差频晶体内产生差频效应，以转换回c波段激光进行信号接收和解码。

14、结合第一方面，在一种实施方式中，利用光耦合器将转换回c波段激光分成两束；

15、利用其中一束进行光谱观测，利用另一束进行信号接收和解码。

16、第二方面，本申请实施例提供一种高速率水下光通信系统，所述高速率水下光通信系统包括：

17、第一激光器，其用于输出c波段激光；

18、调制器，其用于调制所述c波段激光，以生成调制了光信号的第一激光；

19、两个第二激光器，其用于输出与所述第一激光频率不同的第二激光；

20、和频装置，其用于将所述第一激光与一个所述第二激光器输出的第二激光进行和频，转换为可进行水下光通信的第三激光；

21、水下传输设备，其用于在水下环境传输所述第三激光；

22、差频装置，其用于将所述第三激光与另一个所述第二激光器输出的第二激光进行差频，转换回c波段激光；

23、光接收机，其基于转换回的c波段激光进行信号接收和解码。

24、结合第二方面，在一种实施方式中，所述和频装置为和频晶体，所述和频晶体用于对输入的所述第一激光与第二激光产生和频效应，以转换为可进行水下光通信的第三激光。

25、结合第二方面，在一种实施方式中，所述和频晶体的材料为磷酸二氢钾、铌酸锂、偏硼酸钡或三硼酸锂。

26、结合第二方面，在一种实施方式中，还包括光耦合器和光谱仪；

27、所述光耦合器用于将转换回c波段激光分成两束；

28、所述光谱仪用于对其中一束进行光谱观测；

29、所述光接收机用于对另一束进行信号接收和解码。

30、本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

31、本申请中的高速率水下光通信方法，其利用调制器调制c波段激光，生成调制了光信号的第一激光；将第一激光与一不同频率的第二激光进行和频，转换为可进行水下光通信的第三激光；利用第三激光进行水下光通信；将第三激光与第二激光进行差频，转换回c波段激光进行信号接收和解码。

32、即本申请基于非线性光学中的和频效应和差频效应，利用光纤通信c波段的高速率信号进行波长转换后进行水下传输，从而可提高水下传输的速率。

1.一种高速率水下光通信方法，其特征在于，所述高速率水下光通信方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的高速率水下光通信方法，其特征在于，所述将第一激光与一不同频率的第二激光进行和频，转换为可进行水下光通信的第三激光，包括：

3.如权利要求2所述的高速率水下光通信方法，其特征在于，所述将第一激光与第二激光一起输入至和频晶体内产生和频效应，以转换为可进行水下光通信的第三激光，包括：

4.如权利要求2所述的高速率水下光通信方法，其特征在于：

5.如权利要求1所述的高速率水下光通信方法，其特征在于，所述将第三激光与第二激光进行差频，转换回c波段激光进行信号接收和解码，包括：

6.如权利要求1所述的高速率水下光通信方法，其特征在于：

7.一种高速率水下光通信系统，其特征在于，所述高速率水下光通信系统包括：

8.如权利要求7所述的高速率水下光通信系统，其特征在于：

9.如权利要求8所述的高速率水下光通信系统，其特征在于：

10.如权利要求7所述的高速率水下光通信系统，其特征在于，还包括光耦合器和光谱仪；