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水下光通信技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)與能量的雙傳輸

華創(chuàng)芯光 ? 2022-01-05 14:06 ? 次閱讀

近年來,科學(xué)家們在利用光在空氣中傳播信息和數(shù)據(jù),甚至遠(yuǎn)距離給各種各樣的裝置供電上,已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。然而,在水下要實現(xiàn)這樣的目標(biāo)就顯得有點不那么容易達(dá)到了。

最近,土耳其與美國的科研人員發(fā)展了一個新的方法,可以在利用光實現(xiàn)在水下同時進(jìn)行數(shù)據(jù)與能量的傳輸。

海洋中充滿了豐富的資源以及等待探索的奧秘。隨著海洋的大力開發(fā),需要部署越來越多的水下傳感器網(wǎng)絡(luò)來收集信息。目前,在水下遠(yuǎn)程傳輸信號的最常見方法是通過聲波,因為它很容易在水中長距離傳播。然而,聲波不能像光一樣攜帶大量的數(shù)據(jù)。

可見光通信可以提供超出傳統(tǒng)聲學(xué)技術(shù)能力的數(shù)個數(shù)量級的數(shù)據(jù)速率,特別適合新興的對帶寬要求很高的的水下應(yīng)用場景。

另一方面,在水下為傳感器和其他設(shè)備供電是另一個挑戰(zhàn),因為在海洋環(huán)境中更換電池特別困難。幸運的是,任何使用太陽能電池板通過光信號接收數(shù)據(jù)的設(shè)備也可以同時用于收集能量。在這種情況下,經(jīng)過傳感器的自主水下航行器可以使用激光來收集數(shù)據(jù)并將電力傳輸?shù)皆O(shè)備。

目前,最有效的方法是將來自光信號的功率分為交流(AC) 和直流 (DC),其中交流信號用于傳輸數(shù)據(jù),直流信號用于用作電源。這稱為 AC-DC 分離 (ADS) 方法。

然而,科學(xué)家一直在嘗試建立一種不同的方法,根據(jù)需要在能量收集和數(shù)據(jù)傳輸之間進(jìn)行戰(zhàn)略性切換以優(yōu)化性能。這種方法稱為同時光波信息和能量傳輸 (simultaneous lightwave information and power transfer, SLIPT)。然而,SLIPT 技術(shù)不僅很復(fù)雜,其在效率方面直到現(xiàn)在并沒有超越傳統(tǒng)的 ADS 方法。

最近,科學(xué)家開發(fā)了一種新的SLIPT優(yōu)化算法,可以更有效地從光譜中提取能量,這使得新的SLIPT優(yōu)化方法顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的ADS方法。

盡管海水中的電導(dǎo)率、溫度、壓力、水流和生物污染現(xiàn)象對水下通信帶來了額外的挑戰(zhàn),但利用光來進(jìn)行無線電能的可行性已經(jīng)在水下環(huán)境中得到了成功的證明。

華創(chuàng)芯光堅信可見光通信的商業(yè)化將是必然趨勢,可見光通信的不斷發(fā)展將為水下調(diào)制解調(diào)器帶來質(zhì)的飛躍。因此,未來方向是探索優(yōu)化水下自主航行器軌跡的方法,這些航行器通過可見光通信技術(shù),有朝一日可以穿越世界海洋的廣闊領(lǐng)域。

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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