TIR透镜优化下的水下LED通信：传输距离与速率提升策略

本文主要探讨了基于全内反射透镜（Total Internal Reflection, TIR）的二次配光在水下LED通信中的应用。传统的水下LED通信由于LED光源的发散角较大，导致通信链路的几何损耗显著增加，限制了通信距离的提升。针对这个问题，研究者提出了创新性的解决方案，即利用全内反射透镜来压缩LED通信阵列光源的出射角，将原本130°的出射角降低到7°，从而减少光线的扩散和能量损失。 通过设计并制造基于这种透镜的发射样机，实验团队在大型水池环境中搭建了测试系统，对新设计的通信系统进行了详细的性能评估。实验结果显示，在水下16.6米的距离上，采用TIR透镜的通信样机能够实现高达23 Mbit/s的传输速率，相比于未采用TIR透镜的情况，相同的传输速率下，传输距离足足增加了9.3米。这一显著的性能提升证明了全内反射透镜二次配光方法的有效性，它能够有效地减小发射机的出射角，降低链路损耗，从而显著增强水下LED通信系统的传输能力。 这项研究成果对于提升水下通信系统的效率和可靠性具有重要意义，为解决水下近距离高速无线数据传输问题提供了新的技术途径。在未来，这种方法有可能被应用于深海探测、潜水器通信以及其他依赖于水下光通信的应用场景，推动这些领域的技术进步。关键词包括光通信、无线光通信、水下光通信、蓝绿光通信以及全内反射透镜，这些都是研究者在这个领域深入探索的核心概念和技术手段。