水下光通信-综述
水下光通信技术的研究与应用
水下光通信技术的研究与应用近年来，随着科技的快速发展，人类对海洋领域的研究越来越深入，其中水下光通信技术无疑是一个热点话题。
水下通信是指在水下传递信息和信号的过程，它广泛用于海洋观测、海洋资源开发和资源调查等领域。
而光通信技术则是一种高速、节能且可靠的通信方式，是一种水下通信技术的重要发展方向。
本文将探讨水下光通信技术的研究与应用现状及未来展望。
一、水下光通信技术的研究现状目前，水下光通信技术被广泛运用于科研、商业以及军事领域。
在科研领域，水下光通信技术在海洋观测、环境监测等应用中发挥着重要的作用。
同时，水下光通信技术也被广泛应用于商业领域，比如水下设备的通信控制、海洋油气勘探等领域。
在军事领域，水下光通信技术同样发挥着重要的作用，比如水下潜艇通信、水下情报传递等。
因此，水下光通信技术在现代社会中具有极其广泛的应用前景。
不过，水下光通信技术的研究也存在一些挑战。
首先，水下光信号的弱化受到水下环境因素的影响，如海水杂质、氧化剂、热膨胀等，这些因素都会导致光信号的衰减。
其次，水下光通信受到信道噪声和多路径干扰的影响，难以保证其安全和可靠性。
此外，水下光通信的传输距离也受到限制，因为光在水中传输时其能量也会在水和大气之间发生转移。
二、水下光通信技术的应用现状近年来，随着科技的发展，水下光通信技术得到了广泛应用。
(一) 海底光缆海底光缆是一种应用最广泛的水下光通信技术。
海底光缆内部运用的是光纤通信技术。
海底光缆能够在斜率较大的海底中传输光信号，而且距离也更远。
目前，海底光缆已经成为联接世界各地的主要网络之一，而且运用渐渐扩展到了海洋石油勘探、环境监测、海底地震观测等领域。
(二) 水下无线光通信水下无线光通信是指利用水下光通信技术在水下传递数据和信息。
水下光通信短距离通信情况下，水下无线光通信更加适用。
水下无线光通信技术可以用于水下机器人控制、水下设备的通信控制等领域，这是水下光通信技术应用的另一大亮点。
第六章 水下光通信技术
第六章水下光通信技术海洋区域的划分⏹海底带：海洋底部⏹远洋带(浮游带)：从海床延伸到海面的区域⏹浅海带：浮游带一部分，高潮线离海底200m的范围海洋带：水深超过200米透光层-海洋顶层，接收99%的阳光，海面到接收1%阳光的范围弱光层-约1km深，阳光非常微弱几乎不能进行光合作用无光层-没有太阳光水下无线通信⏹海洋观测系统的关键技术⏹可采集有关海洋学的数据，监测环境污染、气候变化、海底异常地震火山活动，探查海底目标，及远距离图像传输⏹军事应用⏹水下传感器网络的关键技术水下电磁波通信水声通信水下光通信⏹海水具有导电性质，对电磁波起屏蔽作用⏹海水中含多种元素，绝大多数处于离子状态，Na+，K+，Ca++，Mg++，SO4--，CO3--，Cl-，HCO3- 8 种离子占海水中溶质总量99%以上⏹电导率随海区盐度、深度、温度而不同，为3~5S/m，工程上一般取其平均值：4S/m，高于纯水的电导率5~6 个数量级⏹对平面电磁波海水是有耗媒质，导致平面电磁波在海水中的传播衰减较大⏹频率愈高，衰减愈大，穿透深度愈小100Hz穿透深度约为25m，0.34dB/m10kHz穿透深度仅为2.5m ，3.4dB/m⏹电磁波信号送到较大深度需适当降低工作频率⏹岸对潜单向通信：从甚低频的几十kHz降到超低频的100Hz 以下，实现100m 的收信深度⏹发射设备规模宏大，占地面积以平方千米计，发射机输出功率从几百千瓦到数兆瓦，通信距离可达数千千米甚至超过万米，但收信深度都较浅，甚低频通信的收信深度仅几米至几十米，超低频通信的收信深度也仅百米左右水声通信⏹声波在海面附近的典型传播速率为1520m/s，比电磁波的速率低5个数量级。
与电磁波和光波相比较，声波在海水中的衰减小得多，是一种有效的水下通信手段。
声能量的传播损失环境噪声多径效应起伏效应⏹real-time response, synchronization, and multiple-access protocols⏹distress marine mammals such as dolphins and whalesoptical wireless communication⏹ 5 GHz —— 64 m in clear ocean water⏹ 1 GHz —— 8 m in turbid harbor waterChannel⏹Light pulses propagating in aquatic medium suffer from attenuation and broadening inthe spatial, angular, temporal, and polarization domains.The attenuation and broadening are wavelength dependent and result from absorption and multiscattering of light by water molecules and by marine hydrosols mineral and organic matter.extinction coefficientCommunication Link Models⏹The line of sight communication⏹The modulating retroreflector communication⏹The reflective communication海水对激光束传播的影响⏹与大气相比：密度高、内容物丰富→更复杂⏹影响机理基本相同：吸收；散射；扰动；热晕；水空界面⏹吸收：水分子无机溶解质悬浮体有机物⏹散射：瑞利散射：纯水分子散射米氏散射：悬浮粒子透明物质折射引起的散射⏹衰减系数与光波波长、海水浊度、生物含量、温度、深度有关⏹大洋海水：0.1dB/m⏹纯海水：400-580nm衰减系数较小⏹含浮游生物：绿光衰减最小，红、紫光最大⏹大洋海水衰减最小：480-500nm⏹近岸海水衰减最小：530-580nm⏹随深度增加而减小⏹易变：时间、空间水空界面反射和散射⏹海水和空气界面存在反射⏹海水平面复杂的随机波动面、泡沫漂浮物等带来散射⏹低频随机噪声海水扰动⏹类似大气湍流⏹温度、盐度~折射率⏹海流、生物体扰动、温度差⏹影响：光强起伏⏹（对潜通信~300m）比海面扰动小热晕效应⏹光束路径上的物质分子、颗粒等吸收激光能量而发热改变折射率，光束发生弯曲和畸变⏹海水吸收大、信号功率大→影响大于空气，产生蒸汽气泡⏹解决：增大光学天线口径海水信道分析⏹损耗：m海水分子a悬浮颗粒与浮游生物浓度、悬浮粒子、盐分、温度深度：10~20m最大分层处理扩散：散射对光源的要求⏹工作波长：400~580nm；功率：背景较强；脉冲宽度：多径；重复频率：蓝绿激光器⏹气体激光器、染料激光器设备庞大、效率低、寿命短、稳定性差半导体激光器半导体激光器泵浦固体激光器腔内倍频激光器对潜蓝绿激光通信系统——陆基、天基、空基⏹陆基陆上基地台发强脉冲激光束，卫星反射⏹天基激光器置于卫星⏹空基激光器置于飞机⏹国内外对潜通信的主要手段是甚低频通信和极低频通信。
水下激光通信技术的发展现状及趋势
水下激光通信技术的发展现状及趋势引言水下激光通信技术是一项关键的技术，用于在水下环境中实现高速、稳定的通信传输。
随着人类对海洋资源的开发和利用越来越深入，对水下通信技术的需求也越来越迫切。
本文将全面、详细地探讨水下激光通信技术的发展现状及趋势。
现状分析1. 传统水下通信技术的局限性传统的水下通信技术，如声波通信和无线电通信，在水下环境中存在一些局限性。
声波通信的传输距离有限，而且受到海洋环境中的噪声干扰；无线电通信在水下的传输效果也受到海水的吸收和散射的限制。
2. 激光通信的优势水下激光通信技术以其高速、大带宽和抗干扰能力强的特点，成为了一种有前景的水下通信技术。
激光通信利用光的传输特性进行数据传输，在传输速率和稳定性上有着明显的优势。
3. 目前的水下激光通信技术应用案例目前，水下激光通信技术已经在一些特定场景下得到了应用。
例如，水下机器人的远程控制和海洋观测数据的传输等。
这些应用案例验证了水下激光通信技术的可行性和潜力。
4. 水下激光通信技术的挑战然而，水下激光通信技术在实际应用中仍然面临着一些挑战。
首先，水下环境对光的传输会造成衰减和散射，降低激光通信的传输距离和质量。
其次，水下环境中存在浑浊的水质、浮游生物和沉积物等，会对激光通信的信号传输造成干扰。
发展趋势分析1. 提高激光通信的传输距离为了克服水下激光通信技术的传输距离限制，研究人员正在寻找各种方法来提高光信号在水中的传输距离。
例如，利用波束成型技术控制光的传输方向，优化光的传输路径，以减少衰减和散射。
2. 解决水下环境干扰问题为了解决水下环境中的干扰问题，研究人员正在探索各种减少干扰的方法。
例如，利用自适应光学系统对激光通信信号进行优化，以适应不同水下环境的特点；开发高灵敏度的接收器来提取弱光信号。
3. 结合其他通信技术为了进一步提高水下通信的效率和可靠性，研究人员开始探索将水下激光通信技术与其他通信技术结合的方法。
例如，将水下激光通信与声波通信结合，利用声波通信的传输距离较远的特点与激光通信的高速传输特性相结合。
水下光通信系统的设计与优化
水下光通信系统的设计与优化水下通信系统在深海开发、海洋监测等领域发挥着至关重要的作用。
而水下光通信系统作为一种高速传输信号的技术，在水下通信中发挥着不可替代的作用。
本文将讨论水下光通信系统的设计与优化。
一、水下光通信系统的特点设计水下光通信系统时需要考虑水下环境的特点，包括水中的吸收、散射和反射等因素。
在水下环境中，光的传输距离相对较短，光强度随着距离的增加而迅速衰减，因此需要采用高功率的激光发射器和高灵敏度的光接收器。
同时，水下通信中还需要考虑水下噪声的干扰。
在深海环境中，自然噪声、人工噪声以及信号失真等问题会使光通信信号的质量受到影响，因此需要采用一系列优化措施来保证通信质量。
二、水下光通信系统的设计原则在设计水下光通信系统时，需要遵循以下原则：1.选择适当的发射器和接收器在水下光通信系统中，需要选择适当的发射器和接收器。
发射器需要具备高功率、高稳定性和高效率等特点，同时还需要能够根据不同的水下环境进行调节。
接收器则需要具备高灵敏度、高抗噪声能力等特点，以确保在水下复杂环境中接收到高质量的光信号。
2.优化系统设计在水下光通信系统设计中，需要优化系统设计，包括选择合适的波长、光功率、接收灵敏度等参数。
同时，还需要对接收器的信号处理功能进行优化，以克服噪声和失真等问题，提高信号质量。
3.选择合适的传输介质在水下光通信中，传输介质的选择对通信质量产生较大的影响。
泥沙、悬浮物等物质会影响光的传输效果，因此需要选择适合的传输介质，如净水、纯水等。
4.避免光的漂移在水下光通信中，光的漂移会导致光信号丢失或者失真，因此需要采用合适的传输方式避免光的漂移。
常用的传输方式包括单模光纤、多模光纤、自由空间传输等。
5.考虑可靠性和稳定性在水下通信中，可靠性和稳定性是至关重要的因素。
高可靠性的系统能够保证通信质量和系统稳定性，在极限环境下仍然可以正常工作。
因此，在设计水下光通信系统时，需要考虑这些因素。
三、水下光通信系统的优化方法在设计水下光通信系统时，需要采用一系列优化措施以提高通信质量。
水下激光通信
海水的散射特性
海水的散射比大气的散射要复杂得多，海水的散射包括 水本身的瑞利散射和海水中悬浮粒子引起的米氏散射 及透明物质折射所引起的散射。 纯水的散射被当做是一种分子的散射，水分子的直径 比可见光波长小几百倍。而分子半径远小于入射光波长 的分子散射，可以用瑞利散射定律来描述。
瑞利散射（Rayleigh scattering）是由比光波波长还要小 的气体分子质点引起的。散射能力与光波波长的四次方成反 比，波长愈短的电磁波，散射愈强烈；如雨过天晴或秋高气 爽时，就因空中较粗微粒比较少，青蓝色光散射显得更为突 出，天空一片蔚蓝。瑞利散射的结果，减弱了太阳投射到地 表的能量，使地面的紫外线极弱而不能作为遥感可用波段； 使到达地表可见光的辐射波长峰值向波长较长的一侧移动， 当电磁波波长大于1微米时，瑞利散射可以忽略不计。
信道的香农极限（或称香农容量）指的是在会随机发生误码的信道上进 行无差错传输的最大传输速率。它的存在是香农定理在带宽有限的信道 上的一个结论。
由于声波在水中的衰减最小，水声通信适用于中长距离 的水下无线通信。在目前及将来的一段时间内，水声通信是 水下传感器网络当中主要的水下无线通信方式。但是水声通 信技术的数据传输率较低，因此通过克服多径效应等不利因 素的手段，达到提高带宽利用效率的目的将是未来水声通信 技术的发展方向。 水下光通信具有数据传输率高的优点，但是水下光通信 受环境的影响较大。克服环境的影响是将来水下光通信技术 的发展方向。
与水下声学通信技术相比，光学通信技术可以克服水下声学通 信的带宽窄、受环境影响大、可适用的载波频率低、传输的时 延大等不足。 首先，由于光波频率高，其信息承载能力强，可以实现水下大 容量数据传输，目前可见光谱的水下通信实验可以达到传输千 兆(Gbps)量级的码率； 其次，光学通信具有抗干扰能力强，不易受海水温度和盐度变 化影响等特点，具有良好的水下电子对抗特性； 第三，光波具有较好的方向性，如被拦截，会造成通信链路中 断，使用户会及时发现通信链路出现故障，因此具有高度的安 全保密性； 第四，光波波长短，收发天线尺寸小，可以大幅度减少发射与 接受装备的尺寸和重量，并且目前光电器件的转换效率不断提 升，功耗不断降低，这非常适合水下探测系统设计对有效载荷 小型化、轻量化、低功耗的要求。
水下激光通信
海水中悬浮粒子引起的散射属于米氏散射问题，悬浮粒子的 大小的分布和海水中粒子的浓度决定了米氏散射的大小。
• 当大气中粒子的直径与入射的波长相当时发生的散射。散 射的强度与波长的二次方成反比，散射在光线向前的方向
比向后的方向更强，方向性比较明显。
• 海水散射的一个重要效应是对光能量的衰减，然而作为光 的水下通信还存在着另一个重要的效应是海水微粒对光的 的多次散射引起的多通道效应。
类似于大气中存在的透光窗口。这一物理现象的发现为解 决长期水下目标探测、通信等难题提供了基础。
海水的颜色主要是由海水的光学性质，即海水对太阳光线的 吸收、反射和散射造成的。我们知道：太阳光是由红、橙、 黄、绿、青、蓝、紫七色光复合而成，七色光波长长短不一 ，从红光到紫光，波长由长渐短，其中波长长的红光、橙光 、黄光穿透能力强，最易被水分子所吸收。波长较短的蓝光 、紫光穿透能力弱，遇到纯净海水时，最易被散射和反射。 又由于人们眼睛对紫光很不敏感，往往视而不见，而对蓝光 比较敏感。于是，我们所见到的海洋就呈现出一片蔚蓝色或 深蓝色了。如果打一桶海水放在碗中，则海水和普通水一样 ，是无色透明的。其实海水看上去也不全是蓝色的，而是有 红、黄、白、黑等等，五彩缤纷。因为海水颜色除了受以上 因素影响外，还会受到海水中的悬浮物质、海水的深度、云 层等其他因素的影响。如我国的黄海，看上去一片黄绿，这 是因为古代黄河夹带的大量泥沙将海水“染黄”了。虽然现 在黄河改道流入渤海，但黄海北部有宽阔的渤海海峡与之相
海水的散射特性
海水的散射比大气的散射要复杂得多，海水的散射包括 水本身的瑞利散射和海水中悬浮粒子引起的米氏散射 及透明物质折射所引起的散射。 纯水的散射被当做是一种分子的散射，水分子的直径 比可见光波长小几百倍。而分子半径远小于入射光波长 的分子散射，可以用瑞利散射定律来描述。
水下激光通信技术的发展现状及趋势
水下激光通信技术的发展现状及趋势一、概述水下激光通信技术是一种利用激光光束进行水下通信的技术。
相较于传统的水声通信和电磁波通信，水下激光通信具有更高的传输速率和更低的延迟，因此在海洋勘探、海底管道布设、海底机器人等领域有着广泛的应用前景。
二、发展现状1. 技术成熟度不高由于水下环境复杂，如海水中存在浮游生物、沉积物等，这些都会对激光光束产生干扰。
因此，目前水下激光通信技术尚未达到成熟阶段，还需要进一步完善。
2. 传输距离受限由于水下环境的限制，目前实际应用中水下激光通信的传输距离较短。
但是随着技术的进步和改进，相信这个问题也会得到解决。
3. 应用范围逐渐扩大尽管目前水下激光通信技术尚未达到成熟阶段，但是在海洋勘探、海底管道布设、海底机器人等领域已经有了广泛的应用。
同时，随着技术的不断进步，相信其应用范围也会逐渐扩大。
三、技术原理水下激光通信技术是利用激光光束进行水下通信的一种技术。
其基本原理是利用激光器发射出的激光光束进行信息传输。
在传输过程中，需要将信息转换成数字信号，并通过调制方式将数字信号转换成模拟信号。
然后将模拟信号通过激光器发射出去，在接收端通过接收器将接收到的模拟信号转换成数字信号，再进行解调和解码等处理，最终得到原始信息。
四、关键技术1. 水下激光器水下激光通信技术的核心部件是水下激光器。
目前，市场上已经有了一些商业化的水下激光器产品，但是这些产品还存在着一些问题，如功率不足、稳定性差等问题。
因此，未来需要进一步研究和改进水下激光器的设计和制造工艺。
2. 全息成像技术全息成像技术是一种将三维物体信息记录在二维平面上的技术。
在水下激光通信中，可以利用全息成像技术进行信息传输，从而提高传输速率和传输距离。
3. 自适应光学系统自适应光学系统是一种能够自动调节光束形状和相位的系统。
在水下激光通信中，可以利用自适应光学系统来消除水下环境对激光光束的干扰，从而提高通信质量。
五、发展趋势1. 技术不断改进随着技术的不断改进和完善，相信水下激光通信技术将会越来越成熟，并且应用范围也会逐渐扩大。
用于水下传感器网络的无线光通信研究概况
而这 些
◆
传 感 器 世 界 ２ １ ．３ ０１ ０
ｗｗｗ．ｅｎ ｏ ｗｏｒ ｃ ｓ ｓｒ ｌ ｏｍ．ｎ ｄ． ｃ
妻 ０≯●ｊ ０
０ 磐弧 ？
可对海底 的环 境参数 （ 如海 洋微 生物 、微 弱地震、地壳变形
等 ）进 行 长 期 观 察 ， 从 而研 究 整 个海 洋 从 海 底 到 海 面 的 环 境 变 化 ， 帮助 人 们更 好 地 保 护 海 洋 。 ２０ ０ ５年 ，澳 大 利 亚 国 防 部 资 助 的 研 究 项 目 采 用 可 见 光 Ｊ Ｌ Ｄ 实现 了 ２ 内 ５ｋ ｐ 的 无 误 码 数 据 通 信 。 Ｗｏ ｄ ｌ Ｅ ｍ ７ｂ ｓ 和 ｏｓ ｅ Ｈｏ
２０ ０ ５年 ， 省 理 工 大 学 的 Ｉｌ ａｉ ｓｕ ｅｇ等 人 【将 水 麻 ｕｉ Ｖ ｓｅｃ ｄｎ ｕ ｌ ］ 下 可 见 光 通 信 应 用 于 水 下传 感 器 网 络 ， 利 用 水 下 光 链 接 实 现 Ａ ＵＶ 对 水 下 传 感 器 的 识 别 、 位 以及 数 据 获取 ，通 信 速 率 达 定 到 ５２ｂｓ １ｋ ｐ 。该 研 究 小 组 在 ２ ０ 研 制 出两 套 小 型 、轻 便 、 ０９年 廉 价 、 易 于 操 作 的 实 验 样 机 （ ７ ，分 别 用 于 短 距 离通 信 图 ） （～ ｍ）和较 长距 离 （ 几 米 ）通 信 ，通 信 速 率 都 能 达 到 约 １５ 十
。
，
声 波
另 外 ，对 于 水 下 传 感 器
这 样 的 小 型 设 备 ， 用 声 纳 进 行 通 信 似 乎 显 得 太 笨 重 ，而 且 加 重 了 能 耗 。其 它 大 部 分传 统 的 空 中无 线 通 信 技 术
水下通信技术综述
水下通信技术综述随着科技的不断发展，水下通信技术也日益受到。
水下环境具有特殊的挑战，包括低能见度、高压力、温度变化、盐度等等，这些因素都对通信技术提出了更高的要求。
本文将综述水下通信技术的发展历程、现状以及未来的趋势。
一、水下通信技术发展历程水下通信技术的发展可以追溯到20世纪初期，当时主要是通过水下无线电波来进行通信。
然而，由于水下环境的复杂性和不确定性，早期的水下通信技术存在着许多困难。
随着技术的不断进步，水下通信技术也在不断发展。
进入21世纪以来，水下通信技术取得了显著的进步。
其中，水下机器人(AUV)和自主水下航行器(AUV)的发展，为水下通信技术的发展提供了新的机遇。
二、水下通信技术现状目前，水下通信技术主要有以下几种：1、水下无线电通信水下无线电通信是早期水下通信的主要方式，其优点是传输距离远，但存在着信号衰减严重、稳定性差等问题。
为了提高通信稳定性，研究人员开发出了许多无线电通信协议，比如TCP/IP、UDP等。
2、水下声学通信水下声学通信是一种利用声波进行通信的方式，其优点是传输距离较远、信号衰减小、稳定性较好。
但缺点是受到水温、盐度、压力等多种因素的影响，通信质量不稳定。
3、水下光学通信水下光学通信是一种利用光波进行通信的方式，其优点是传输速度快、带宽大、安全性高。
但缺点是受到水中的能见度、悬浮物、压力等多种因素的影响，通信距离和稳定性有限。
4、水下超短波通信水下超短波通信是一种利用超短波进行通信的方式，其优点是传输距离远、信号衰减小、稳定性较好。
但缺点是频段较为紧张，带宽有限。
三、水下通信技术未来趋势未来水下通信技术的发展，将主要集中在以下几个方面：1、高性能传感器和设备的开发随着水下机器人和自主水下航行器的广泛应用，对于高性能传感器和设备的开发将成为一个重要的方向。
这些设备需要具有更高的精度、更低的能耗以及更强的数据处理能力。
2、水下物联网的普及和发展水下物联网是将物联网技术应用到水下环境中，实现水下设备的互联互通和智能化管理。
水下通信技术综述
• 104•ELECTRONICS WORLD ・探索与观察目前水下通信已经覆盖民用、军事多个领域，水下通信一直是人们所主攻的技术方向。
本文对水下通信技术的研究进展进行了综述，重点总结和分析了几种典型的水下通信方式，并在此基础上讨论了水下通信下一步的研究方向。
水下通信是指水下双方的通信，或者水上与水下的通信，水通常指海水、湖泊水、河水等自然水域。
目前水下通信技术的研究主要包括两类：水下有线通信技术和水下无线通信技术，具体如下。
1 水下有线通信技术1.1 水下线缆通信技术水下线缆通信是在水下铺设线缆，形成通信双方高可靠高稳定高带宽通信链路。
但该技术也有明显的缺陷，就是材料成本和人工成本高，同时需要线缆具有高水密性，并且恶劣海洋环境容易导致线缆漏电情况的发生，在铺设、维护和安全方面存在一定的不利因素。
1.2 水下电力载波通信技术水下电力载波通信利用的是低压电力线，不需要专门铺设线缆，它采用调制技术，对用户数据进行调制，将承载用户数据的高频加载于电流上，通过电力线进行数据传输，可大大降低成本。
但其将通信信号耦合至电力线时，会存在耦合损耗，导致信号衰减，而且为了扩大传输距离，必须使用中继器，同样需要人工成本，并且必须保证其在水下相当长时间正常稳定工作。
2 水下无线通信技术2.1 水下电磁波通信技术水下电磁波通信主要是使用电磁波的甚低频VLF 、超低频SLF 和极低频ELF 三个低频波段进行通信，其通信过程与陆地电磁波通信类似，都是利用无线电磁波收发机进行双向通信，区别在于前者是水下，后者是水上。
由于电磁波的传播不需要介质，并且具有强穿透性，因此无线电磁波收发机具有抗干扰，在近距离条件下能达到较高的通信质量和容量的优势。
但是无线电磁波收发机本身功率大，成本高，天线尺寸大，体积大，并且传播路径损耗严重，信道不稳定。
2.2 水下光通信技术水下光通信包括水下可见光通信、水下不可见光通信，是以光波作为信息载体，通常发射端采用编码芯片对通信信号进行编码处理后，传送至发光光源，发光光源将收到的信号转换为光信号，光信号经过汇聚后发送到水下信道；光信号通过水下信道到达接收端，接收端将入射的光信号汇聚到光电二极管探测器上，光电二极管探测器将收到的光信号转换成电信号，并对电信号进行滤波放大等处理，再由解码芯片进行解码，从而恢复出原始数据。
水下光学通信
水下光学通信一、研究水下光通信的重要性海洋占地球表面积的70%以上，海洋中不但蕴藏着丰富的资源，而且对全球气候变化、人类经济以及社会发展都有着重大影响。
譬如，全球温室效应、地球上的生命起源、新资源、新能源、新生物基因、人类生存环境和社会的可持续发展等。
因此，发展先进的海洋探测高技术对人类了解、利用和开发海洋具有重要的意义。
随着现代高新技术的发展，水下捕捞、探测、控制等的需要，逐渐形成了水下通信这一个特殊的应用领域[1，4]。
通常水下通信中采用低频（3~300Hz）电波，这种方式的通信速率低（约为1bit/min），极大地限制了通信的有效性。
由于海水对频率较高的电磁波的强吸收作用，电磁波在水中的能量衰减很严重，几乎无法穿过海水传播，以致造成了传统电波在水下通信应用中的无效性，成了限制水下通信发展的技术瓶颈。
激光器的发明和应用促进了光通信的发展，更为水下光通信带来了福音，因此对具有高数据传输速率、优良的保密性和抗干扰性的水下通信研究有重大的战略意义[2，3]。
美国在多次海上激光对潜通信试验的基础上，开展了星载对潜通信的全面论证，计划采用装有大功率固体激光器的离地面仅有几百千米的廉价、低轨道卫星，代替先前计划采用的地球同步卫星, 以开展双工卫星-潜艇激光通信系统的研究。
总之，对于水下的通信技术的要求已经是越来越高，我们需要找到一种高效的水下通信技术能够实现多个固定端点的信息传输和多个移动端点的信息传输。
二、水下光学无线通信的海水信道特性研究1.基于海洋生物光学模型的水下光学信道模型海水是一个复杂的物理、化学、生物系统, 它含有溶解物、悬浮颗粒和各种各样的有机物质。
海水的光衰减系数是水中的盐度、温度、有机溶解物、无机物、悬浮颗粒以及各种有机物的函数, 同时与光波的波长有着密切关系。
因此对于水下光学无线通信来说, 海水对光波的衰减作用比大气要严重得多。
根据海洋光学的固有特性, 光在海水中的衰减主要来自两种作用过程: 吸收和散射。
水下光通信技术介绍
水下光通信技术介绍随着海洋资源的开发和海底科学研究的深入，水下光通信技术的发展成为了不可避免的趋势。
水下光通信是利用光传输信息的一种通信技术，具有高速、大带宽、低能耗等优点，同时也面临着诸多挑战。
本文将对水下光通信技术的原理、应用和挑战进行介绍。
原理水下光通信的原理是利用光的传输来传递信息，其传输基本原理与光纤通信类似。
在海水中，光波会随着深度的增加而衰减。
因此，水下光通信中需要使用高功率的激光器，使光波能够在海水中长时间传输。
其主要组成部分包括激光器、光学透镜、探测器和调制器等。
数据信息通过调制器将数字信号转化为光信号，然后通过激光器发射出去，接收器将光信号转化为数字信号。
水下光通信需要抵抗水流等因素对光信号的干扰，因此，需要通过隔离、过滤等方式对光信号进行处理。
应用水下光通信技术在海洋工程、海洋研究、海底勘探和海洋生态监测等领域具有重要的应用价值。
首先，水下光通信可以实现海洋科学研究和海底资源开发的高速传输，使得海洋工程得以高效运作。
其次，水下光通信技术可以实现海洋环境远程监测和海洋生态保护，保障海洋生态的健康发展。
此外，水下光通信技术也可以被应用于海底油气管道、海底光缆、海底电力系统等领域，实现快速、高效、可靠的信息传输，为海洋资源开发提供技术支持。
挑战尽管水下光通信技术具有巨大的应用前景，但是其在实践应用过程中仍然面临着一些挑战。
其中，较大的损耗和衰减是水下光通信技术的主要挑战之一。
由于水的浑浊程度、水中悬浮物的质量、温度和盐度等因素的影响，光在水中会发生多次反射、折射和散射。
这些因素会对光的传输产生干扰，从而降低了水下光通信的传输速率和传输距离。
此外，在水下光通信的设计和制造过程中，还需要考虑防水、耐压和耐腐蚀等因素，这需要应用高品质的材料和先进的技术。
这些挑战都需要通过技术创新和优化来解决。
结论水下光通信技术是一种迅速发展的新型通信技术，具有巨大的应用前景。
通过高效传输信息实现海洋工程、海洋研究和海底资源开发等多种工作的高效运作，同时也需要克服诸多挑战，如应对水流干扰、降低损耗和衰减等问题。
水下通信原理范文
水下通信原理范文水下通信是指在水下环境中进行信息传输和交流的技术。
因为水下环境的特殊性，水下通信具有一些独特的挑战和原理。
首先，水下环境对信号传输的需求和限制与陆地环境非常不同。
水在传播电磁波时会导致信号衰减，特别是高频信号。
这意味着在水下通信中，无线信号的传输范围较短，因此通常采用有线通信。
水下通信有两种主要的传输介质：声波和光波。
声波通信是最常用的水下通信方法之一、声波在水中的传播速度比在空气中的速度快约四倍，且能有效克服水的吸收和散射。
声波通信可以通过水中的震动来传递信息，比如声波信号的频率可以用来表示不同的数据。
此外，声波通信也可以采用声纳技术，利用回声波束来传输信息，从而实现水下通信。
另一种水下通信方法是光波通信，也称为光纤通信。
光波通信使用光纤作为传输介质，将激光信号发送到需要传输信息的地方。
光纤通信有许多优势，包括高速传输、大容量、低延迟和抗干扰能力强。
然而，光波在水中的传播也存在一些挑战，如水的吸收和散射，以及由于水下环境的浑浊度和悬浮物造成的光散射和衰减。
此外，水下通信还需要考虑水的深度对通信的影响。
水的压力会增加信号传输时的能量损失，并且会增加传输信号时的噪声。
因此，在设计水下通信系统时，需要考虑压力的影响，并选择适合深海通信的硬件。
水下通信在许多领域中发挥着重要作用，包括海洋科学研究、海底资源勘探、水下油田开发和海底管道维护等。
为了满足日益增长的需求，研究人员一直在努力改进水下通信技术，提高传输速率、增加容量和扩大传输距离。
海洋工程光纤通信系统综述及未来展望
海洋工程光纤通信系统综述及未来展望一、前言随着信息技术不断发展，光纤通信逐渐成为连接世界的重要手段。
海洋工程光纤通信系统作为光纤通信在海洋环境下的应用，不仅仅在海洋生态系统调查、海底资源勘探、海洋之间数据传输等方面发挥了巨大作用，同时也为国家军队和国民经济建设提供了强大保障。
本文旨在对海洋工程光纤通信系统的技术特点、发展现状及未来展望进行全面分析和综述。
二、海洋工程光纤通信系统技术特点（一）大容量数据传输相比传统电缆，光缆传输能力强，一根光缆就能传输数百倍的基带信号，传输能力远高于铜缆、电缆等传统方式。
（二）带宽大、扩展性好现代海洋科研、海洋开发在数据传输方面，都有非常高要求，数据流量大，并且要求实时传输，要求可扩展能力。
采用光纤通信，可以简单高效地实现这些要求，充分满足现代海洋工作需求。
（三）维护成本低光缆维护成本更低，传输中不会因电磁干扰影响信号质量，与此同时使用寿命长，维护简单，成本低，具有一定的经济性。
（四）安全性强海洋作业过程中，光缆要经过海洋环境的多重恶劣环境，例如高温、高压、海水侵蚀、物理摩擦等。
但光缆传输方式，不仅能够在恶劣环境下保持传输安全，同时在传输过程中不会造成电磁辐射等安全问题，大幅度降低了事故风险。
三、海洋工程光纤通信系统发展现状（一）深海之声我国深海之声“号”是一艘船载型号称世界最先进，最具竞争力的海洋工程光纤通信系统研发平台之一，是世界首台拥有百万级带宽及千米级传输距离的光纤通信系统。
（二）“海底两万里”项目“海底两万里”项目是由我国科学家们研发的深海科技项目之一。
项目中采用的光纤通信系统能够高效稳定传输深海环境下的各类观测数据、影像和声学信号，并辅助开采深海能源资源。
（三）西太平洋深海联网“西太平洋深海联网”是由上海航勘局黑箭船队完成的一项重要任务。
船队在西太平洋海域开展多项温度、盐度与深度的综合物理观测工作，并进行多种深海样品采集分析。
光纤通信系统在任务中的应用，为船队顺利完成了各项任务提供了有力保障。
水下通信综述
水下通信一般是指水上实体与水下目标（潜艇、无人潜航器、水下观测系统等）的通信或水下目标之间的通信，通常指在海水或淡水中的通信，是相对于陆地或空间通信而言的。
水下通信分为水下有线通信和水下无线通信。
水下无线通信又可分为水下无线电磁波通信和水下非电磁波通信（水声通信、水下光通信、水下量子通信、水下中微子通信、引力波通信等）两种。
一、水下无线电磁波通信水下无线电磁波通信是指用水作为传输介质，把不同频率的电磁波作为载波传输数据、语言、文字、图像、指令等信息的通信技术。
电磁波是横波，在有电阻的导体中的穿透深度与其频率直接相关，频率越高，衰减越大，穿透深度越小；频率越低，衰减相对越小，穿透深度越大。
海水是良性的导体，趋肤效应较强，电磁波在海水中传输时会造成严重的影响，原本在陆地上传输良好的短波、中波、微波等无线电磁波在水下由于衰减得厉害，几乎无法传播。
目前，各国发展的水下无线电磁波通信主要使用甚低频、超低频和极低频三个低频波段以及无线射频通信。
低频波段的电磁波从发射端到接收的海区之间的传播路径处于大气层中，衰减较小，可靠性高，受昼夜、季节、气候条件影响也较小。
从大气层进入海面再到海面以下一定深度接收点的过程中，电磁波的场强将急剧下降，衰减较大，但受水文条件影响甚微，在水下进行通信相当稳定。
因此，水下无线电磁波通信主要用于远距离的小深度的水下通信场景。
1.甚低频通信甚低频通信频率范围为3〜30kHz,波长为10〜100km（甚长波），甚低频电磁波能穿透10〜20m深的海水。
但信号强度很弱，水下目标（潜艇等）难以持续接收。
用于潜艇与岸上通信时，潜艇必须减速航行并上浮到收信深度，容易被第三方发现。
甚低频通信的发射设备造价昂贵，需要超大功率的发射机和大尺寸的天线。
潜艇只能单方接收岸上的通信，如果要向岸上发报，必须上浮或释放通信浮标。
当浮标贴近水面时，也易被敌人从空中观测到。
尽管如此，甚低频仍是目前比较好的对潜通信手段。
水下光通信是怎么样的
水下光通信是怎么样的随着全球互联网发展到一定程度，网络资讯已经覆盖了世界各地的绝大部分地区。
零星、偏远地区的通信之路，也在民间无线网络、通讯设备以及卫星通信等技术得到普及推广之后得以解决。
但是大海却依然是网络分隔的一条巨大壁垒。
企业界不断地寻求渡过海洋之间的任督二脉，确保覆盖整个地球的通信网络。
水下光通信技术的出现，可谓是这方面的一大进步。
水下光通信的原理水下光通信技术主要依赖于光电放大器。
它可以将光信号转化为电信号，增强信号传输的距离。
此外，水下光通信技术也采用了多径传播波形技术，使得信号的传输更加精确和有效。
更准确地说，涉及到的技术主要分为两类：光纤通信与无光纤通信。
光纤通信的原理是将信号光通过光纤传输。
它会将发出的信号分成多条光纤，以增强信号传输的有效性。
而无光纤通信则是将信号直接通过海底的水体接收和发送。
这种方式的传输效率较低，但是由于无需使用光纤，可以有效降低运营成本。
水下光通信的应用水下光通信技术在海洋环境下有着非常重要的应用价值。
在海洋勘探、油田开发、海底资源调查以及海警巡逻等领域中，都需要利用高速、稳定的通信技术进行联络。
此外，水下光通信技术也在军事领域得到了广泛的应用。
目前许多国家都在积极开发水下光通信技术，以加强军事通讯，在现代化流程中加快引导自己国家步入发展的轨道成为一个必要的手段。
水下光通信的展望水下光通信技术自问世以来，受到了全球技术研究人员的青睐，也成为了许多企业发展的重点。
目前，国家已经投入大量资源进行相关的研究，尝试更好地发挥水下光通信技术的能力。
未来的发展方向将会以提高传输速度，提升通信质量，降低成本等方面为目标。
例如，通过研究光片技术、无线传输技术，可以更好地实现高速、大容量的数据传输。
而在应用方面，水下光通信技术将有更多的机会得到应用，从而帮助人们更好地开发海洋资源，保护海洋环境等方面发挥重要作用，促进人类科技的发展。
结论水下光通信技术已经得到了广泛的应用，也成为未来网络发展的一大方向之一。
海底光纤通信系统的设计与实现
海底光纤通信系统的设计与实现随着信息时代的发展，全球范围内的通信需求不断增长。
与此同时，海底光纤通信系统作为一种高速、大容量的通信技术，被广泛应用于全球海底通信网络的建设中。
海底光纤通信系统具有低延迟、高可靠性和大带宽等优势，成为连接世界各地的重要通信基础设施。
本文将详细介绍海底光纤通信系统的设计与实现。
海底光纤通信系统的设计首先要考虑的是海底环境的复杂性和不稳定性。
海底的水流、地壳活动以及海洋生物等因素都会对光纤的运行稳定性产生影响。
为了确保海底光纤通信系统的正常运行，需要针对这些因素进行全面的设计和考虑。
首先，海底光纤通信系统必须在光纤的选材上做出明智的选择。
海底光纤通信系统需要具备出色的抗水压性能和耐腐蚀性能。
在选材时，需要选择具有高强度和抗拉伸性能的光纤材料，以应对海底环境带来的压力和拉力。
同时，光纤材料还应具备良好的耐腐蚀性能，以应对海水中的盐分、微生物和化学物质对光纤的侵蚀。
其次，海底光纤通信系统的光纤连接要考虑海底环境的复杂性。
由于海底地壳活动和水流的影响，光纤连接必须能够灵活适应地壳的变动和光纤的伸缩。
设计应采用柔性连接技术，使光纤能够在较大范围内自由伸缩，并保持稳定的信号传输。
此外，海底光纤通信系统的稳定性和可靠性是设计的核心。
由于海底环境的复杂性和不确定性，海底光纤通信系统需要具备高度的稳定性和自修复能力。
系统应采用冗余设计，包括光纤的冗余布线、信号的冗余备份和自动故障检测与恢复机制，以确保信号的持续传输和系统的可靠性。
在海底光纤通信系统的实现过程中，需要考虑到光纤信号的传输和调制技术。
海底光纤通信系统通常通过激光光源将电信号转换为光信号，并通过光纤进行传输。
在光信号的调制上，可以采用光强调制、频率调制或相位调制等技术，以提高信号的传输效率和带宽利用率。
此外，海底光纤通信系统还需要考虑到信号的放大和再生。
由于光信号在长距离传输过程中会衰减，需要设计合理的光纤放大器和信号再生设备，以增强信号的强度和质量。
水下光通信-综述
水下光通信综述一、水下光通信的国内外研究现状光通信起源最早可追溯到19 世纪70 年代,当时Alexander Graham Bell 提出采用可见光为媒介进行通信,但是当时既不能产生一个有用的光载波,也不能将光从一个地方传到另外一个地方。
因此直到1960 年激光器的发明,光通信才有了突破性的发展，但研究领域基本上集中在光纤通信和不可见光无线通信领域。
由于海水对光的强吸收特性，水下光通信技术一直没有得到重视。
直到1963 年,Dimtley 等人在研究光波在海洋中的传播特性时, 发现海水在450- 550 纳米波段内蓝绿光的衰减比其它光波段的衰减要小很多, 证实在海洋中亦存在一个类似于大气中存在的透光窗口。
这一物理现象的发现为解决长期水下目标探测、通信等难题提供了基础。
水下光学通信技术研究前期主要集中在军事领域，长期以来一直是水下潜艇通信中的关键技术。
美国海军从1977 年提出卫星与潜艇间通信的可行性后, 就与美国国防研究远景规划局开始执行联合战略激光通信计划。
从1980 年起, 以几乎每两年一次的频率, 进行了迄今为止共 6 次海上大型蓝绿激光对潜通信试验, 这些试验包括成功进行的12 千米高空对水下300 米深海的潜艇的单工激光通信试验, 以及在更高的天空、长续航时间的模拟无人驾驶飞机与以正常下潜深度和航速航行的潜艇间的双工激光通信可行性试验, 证实了蓝绿激光通信能在天气不正常、大暴雨、海水浑浊等恶劣条件下正常进行。
1983 年底, 前苏联在黑海舰队的主要基地塞瓦斯托波尔附近也进行了把蓝色激光束发送到空间轨道反射镜后再转发到水下弹道潜艇的激光通信试验。
澳大利亚国立大学信息科学与工程研究学院的研究小组开发了一种低成本、小体积、结构简单的光学通信系统，选用LuxeonⅢLED 的蓝（460nm）、青（490nm）、绿(520nm)光，接收器电路采用对蓝青绿三种光灵敏度很高的SLD—70BG2A 光电二极管，这套系统在兼顾速度与稳定性的同时，通讯速率可达57.6kbps，由于采用红外无线通信协议，其水下传输速率和传输距离受到极大限制。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
水下光通信-综述
水下光通信
综述
一、水下光通信的国内外研究现状
光通信起源最早可追溯到19 世纪70 年代,当时Alexander Graham Bell 提出采用可见光为媒介进行通信,但是当时既不能产生一个有用的光载波,也不能将光从一个地方传到另外一个地方。
因此直到1960 年激光器的发明,光通信才有了突破性的发展，但研究领域基本上集中在光纤通信和不可见光无线通信领域。
由于海水对光的强吸收特性，水下光通信技术一直没有得到重视。
直到1963 年,Dimtley 等人在研究光波在海洋中的传播特性时, 发现海水在450- 550 纳米波段内蓝绿光的衰减比其它光波段的衰减要小很多, 证实在海洋中亦存在一个类似于大气中存在的透光窗口。
这一物理现象的发现为解决长期水下目标探测、通
信等难题提供了基础。
水下光学通信技术研究前期主要集中在军
事领域，长期以来一直是水下潜艇通信中的关键技术。
美国海军从1977 年提出卫星与潜艇间通信的可行性后, 就与美国国防研究远景规划局开始执行联合战略激光通信计划。
从1980 年起, 以几乎每两年一次的频率, 进行了迄今为止共6 次海上大型蓝绿激光对潜通信试验, 这些试验包括成功进行的12 千米高空对水下300 米深海的潜艇的单工激光通信试验, 以及在更高的天空、长续航时间的模拟无人驾驶飞机与以正常下潜深度和航速航行的潜艇间的双工激光通信可行性试验, 证实了蓝绿激光通信能在天气不正常、大暴雨、海水浑浊等恶劣条件下正常进行。
1983 年底, 前苏联在黑海舰队的主要基地塞瓦斯托波尔附近也进行了把蓝色激光束发送到空间轨道反射镜后再转发到水下弹道潜艇的激光通信试验。
澳大利亚国立大学信息科学与工程研究学院的研究小组开发了一种低成本、小体积、结构简单的光学通信系统，选用LuxeonⅢLED 的蓝（460nm）、青（490nm）、绿(520nm)光，接收器电路采用对蓝青绿三种光灵敏度很高的SLD—70BG2A 光电二极管，这套系统在兼顾速
但蕴藏着丰富的资源，而且对全球气候变化、人类经济以及社会发展都有着重大影响。
譬如，全球温室效应、地球上的生命起源、新资源、新能源、新生物基因、人类生存环境和社会的可持续发展等。
尽管人类从远古时期就开始了对海洋的探索活动，但是迄今为止，人类对大部分海域的了解都非常有限，许多海域仍然处于未知状态。
因此，发展先进的海洋探测高技术对人类了解、利用和开发海洋具有重要的意义。
近十年来，新兴的水下无线传感器网络技术为获取连续、系统、高时空分辨率、大时空尺度的海洋要素观测资料提供一种全新的技术手段。
水下无线传感器网络由多个低成本、低功耗、多功能的集成化微型传感器节点组成，这些传感器节点构成无线网络，具有数据采集、无线通信和信息处理的能力，将多个此类传感器节点布置在一个特定的区域内，可形成无线传感器网络,它们通过特定的协议，高效、稳定、准确的进行自组织，并通过各传感器节点协作进行实时测量、感知和采集各种海洋要素的信息，利用无线通信技术将观测信息实时传输。
因此，通过在感兴趣
的海域布设大量廉价无线传感器节点可以获取海洋环境时空变化观测资料，实现大范围的观测区域高覆盖面的监测，为实现多点化、立体化、长时序、网络化、实时化、大空间尺度的海洋环境监测提供技术支撑。
在海洋军事活动中，为保障信息传输过程中不受干扰和不被截听，利用AUV（Autonomous Underwater Vehicle）进行指挥舰与潜艇，潜艇与潜艇之间的通信联络；在港口安全保障过程中，在AUV上搭载声学或光学监测传感器进行港口及水下设备的检测和目标的跟踪，并及时通过无线通信技术将信息传输到信息中心。
总之，对于水下的通信技术的要求已经是越来越高，我们需要找到一种高效的水下通信技术能够实现多个固定端点的信息传输和多个移动端点的信息传输。
三、水下光通信的发展背景
发展背景：在水中传播的各种波中，以纵波(声波)的衰减最小，因而声纳技术和水声信息传输技术被广泛采用和关注。
对电磁波这种横波而
言，由于海水是良导体，趋肤效应将严重影响电磁波在海水中的传输，以致在陆地上广为应用的无线电波在水下几乎无法应用。
电磁波在有电阻的导体中的穿透深度与其波长直接相关，短波穿透深度小，而长波的穿透深度要大一些，因此，长期以来，超大功率的长波通信成为了对潜通信的主要形式。
不过，即使是超长波通信系统，穿透海水的深度也极其有限(最深仅达80m)，而且超低频系统耗资大，数据率极低，易遭受敌方直接攻击或核爆炸电磁脉冲的破坏，难以得到好的效果
目前，水下无线通信广泛使用的是声学通信技术，水声通信技术具有通信距离远、通信可靠性高等优点，声学通信技术在浅海和深海的水下无线通信领域中得到了广泛的应用。
四、水下光通信的优势
光学通信技术可以克服水下声学通信的带宽窄、受环境影响大、可适用的载波频率低、传输的时延大等缺陷。
因为，
（1）是由于光波频率高，其信息承载能力
强，可以组建大容量无线通信链路。
（2）是光波在水介质的传输速率可达千兆，使得水下大信息容量数据的快速传输成为可能；
（3）是光学通信具有抗电磁干扰能力强，不受海水温度和盐度影响等特点；
（4）是波束具有较好的方向性，如想拦截，就需要用另一部接收机在视距内对准发射机，造成通信链路中断，用户会及时发现通信链路中断事故。
（5）是随着半导体光源关键技术不断突破，体积小，价格低、效率高的可见光谱光电器件充足。
并且由于光波波长短，收发天线尺寸小，可以大幅度减少重量。
五、水下光通信存在的问题
海水是一个复杂的物理、化学、生物组合系统，它含有溶解物质、悬浮体和很多各种各样的活性有机体。
由于海水中的物质和悬浮体的不均匀性，导致光波在水下传播过程中因吸收和散射作用而产生衰减。
光波的水下传输特性是制约水下光学无线通信质量的重要因素之一，它对整个
水下光学无线通信系统设计方案的确定产生着重要影响。
由于不同的海域、不同的水深、不同季节的海水衰减特性各有不同，但是一套高效可行的海水信道分析方法是实现水下光学通信链路的关键技术尚有待建立。
海水的光学特性与它的组分有关，可简要地分为三个方面，水介质，溶解物质和悬浮物。
溶解物质和悬浮体的成分种类繁多，主要包括无机盐，溶解的有机化合物，活性海洋浮游动植物，细菌，碎屑和矿物质颗粒等，光束在海水中的传输远比在大气中的传输所受影响复杂得多，很难用单一的数学模型对各种海域的水质影响进行模拟。
根据前人对海水光特性的研究，光波在水下传输所受到的影响可以归纳为以下三个方面（1）光损耗：忽略海水扰动和热晕效应，光在海水中的衰减主要来自吸收和散射影响，通常以海水分子吸收系数、海水浮游植物吸收系数、海水悬浮粒子的吸收系数、海水分子散射系数和悬浮微粒散射系数等方式体现。
（2）光束扩散：经光源发出的光束在传输过程中会在垂直方向上产生横向扩展，其扩散直
径与水质、波长、传输距离和水下发散角等因素有关。
（3）多径散射：光在海水中传播时，会遇到许多粒子发生散射而重新定向，所以非散射部分的直射光将变得越来越少。
海水中传输的光被散射粒子散射而偏离光轴，经过二、三、四等多次散射后，部分光子又能重新进入光轴，形成多次散射。
多次散射效应是随着粒子的浓度和辐照体积的大小而变化的，由于多次散射的复杂性，很难通过分析方法得到扩散与水质参数及水下深度间精确的数学关系式，并且受到实验条件和实验经费的限制，不可能对每一种水质、每一个水下深度都进行实验，而且有些特性还很难甚至无法用实验的方法测量。
以上问题最直接后果就是激光通信误码率较高误码率达到一定程度时会导致通信失败。
为了保证通信成功，通常采用两个方法来解决这个问题，一是增加信噪比，即增大发射功率、降低接收设备本身的噪声、选择好的调制制度和解调方法、加强天线的方向性等措施；另一个采用信道编码，即增加差错控制功能来解决这些问题。
而第一种方法提高信息传输可靠性的代价较
大，费用高，只能将传输差错减小到一定程度。
而随着编码理论和高速数字处理硬件技术的发展，编码处理硬件成本越来越低，使得纠错技术在实际的数字通信中逐渐得到广泛的应用。
参考文献：
[1]林伟.远程水声通信技术研究：西北工业大学硕士论文.西安：西北工业大学，2005
[2]樊昌信,张甫翊,徐炳祥,吴成柯.通信原理.国防工业出版社2001
[3]许克平，许天增，许茹等. 基于水声的水下无线通信研究. 厦门大学学报，2001。