用于提升水下无线光通信系统工作距离的准直光路设计方法与流程

技术特征：
1.一种用于延长水下无线光通信系统传输距离的准直光路设计方法，其特征在于，该透镜组解决了传统光路准直方法中光发射和光探测两端相互共轭导致光功率浪费的问题；其所应用的系统包括绿光led阵列、发射端聚光镜l1、物镜l2、接收端聚光镜l3、红光led探测阵列；所述的绿光led阵列将调制过的电信号转换为光信号；所述的发射端聚光镜将led阵列所发出的绿光尽可能多地收集到光路中，并对光源成像；所述的物镜用于准直光路，并接收光源像；所述接收端聚光镜将光信号会聚到探测器阵列的有效探测面上；所述红光led探测阵列将光信号转换为电信号。2.根据权利要求1所述的一种用于提升水下无线光通信系统工作距离的准直光路设计方法，其特征在于，由发射端聚光镜、物镜和接收端聚光镜组成的准直光路，将绿光led阵列发出的光尽可能多地收集到系统中以减少光功率的浪费，同时将光进行准直，使得光信号经过水信道后形成有一定大小的弥散斑，在接收阵列附近经过再次会聚后照射到探测器阵列的有效探测面上。3.根据权利要求1所述的一种用于提升水下无线光通信系统工作距离的准直光路设计方法，其特征在于，光源阵列摆放在发射端聚光镜一倍焦距到二倍焦距之间，使得聚光镜收集尽量多的光信号，同时对光源成放大实像。将物镜放置在光源的实像面上，再将接收端聚光镜放置于物镜后，相隔系统的实际工作距离，并在其后放置光探测阵列。如此设计的准直光路可以做到像面上的照度均匀。4.根据权利要求1所述的一种用于提升水下无线光通信系统工作距离的准直光路设计方法，其特征在于，所选的物镜和接收端聚光镜的相对孔径要尽量大，用于提升探测面上的光照度。该透镜组将阵列光源先匀化成近似均匀的光斑，经准直后穿过水下信道，最后在探测器平面上将光会聚成一个和有效探测面相匹配的高照度光斑。

技术总结
本发明属于水下无线光通信技术领域，公开了一种提升水下无线光通信系统工作距离的准直光路设计方法，适用于光发射端和光探测端均采用阵列形式的系统。本发明对准直光路先进行理论分析，而后在软件中进行光路仿真，最终在光通信系统中加以验证。结果表明所设计的光学透镜组对系统中传播的光信号有较好的准直和收集作用，同时解决了传统光路准直方法中光发射和光探测两端相互共轭导致探测面上光斑照度不均匀的问题，有效提升光功率的利用率，进而延长了系统的工作距离。而延长了系统的工作距离。而延长了系统的工作距离。


技术研发人员：徐敬 张皓 杨兴启 张雨凡
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2021.12.02
技术公布日：2022/3/8