近年來(lái)，科學(xué)家們?cè)诶霉庠诳諝庵袀鞑バ畔⒑蛿?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(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)就顯得有點(diǎn)不那么容易達(dá)到了。

最近，土耳其與美國(guó)的科研人員發(fā)展了一個(gè)新的方法，可以在利用光實(shí)現(xiàn)在水下同時(shí)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(kāi)發(fā)，需要部署越來(lái)越多的水下傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)收集信息。目前，在水下遠(yuǎn)程傳輸信號(hào)的最常見(jiàn)方法是通過(guò)聲波，因?yàn)樗苋菀自谒虚L(zhǎng)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(jiàn)光通信可以提供超出傳統(tǒng)聲學(xué)技術(shù)能力的數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)的數(shù)據(jù)速率，特別適合新興的對(duì)帶寬要求很高的的水下應(yīng)用場(chǎng)景。

另一方面，在水下為傳感器和其他設(shè)備供電是另一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)樵诤Ｑ蟓h(huán)境中更換電池特別困難。幸運(yùn)的是，任何使用太陽(yáng)能電池板通過(guò)光信號(hào)接收數(shù)據(jù)的設(shè)備也可以同時(shí)用于收集能量。在這種情況下，經(jīng)過(guò)傳感器的自主水下航行器可以使用激光來(lái)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(lái)自光信號(hào)的功率分為交流?(AC) 和直流 (DC)，其中交流信號(hào)用于傳輸數(shù)據(jù)，直流信號(hào)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(shí)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(méi)有超越傳統(tǒng)的 ADS 方法。

最近，科學(xué)家開(kāi)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(duì)水下通信帶來(lái)了額外的挑戰(zhàn)，但利用光來(lái)進(jìn)行無(wú)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(jiān)信可見(jiàn)光通信的商業(yè)化將是必然趨勢(shì)，可見(jiàn)光通信的不斷發(fā)展將為水下調(diào)制解調(diào)器帶來(lái)質(zhì)的飛躍。因此，未來(lái)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(guò)可見(jiàn)光通信技術(shù)，有朝一日可以穿越世界海洋的廣闊領(lǐng)域。

審核編輯：符乾江