微LED水下无线光通信的吸收与散射效应研究

"文章探讨了Maalox、叶绿素和海盐对基于微发光二极管（Micro-LED）的水下无线光通信（Underwater Wireless Optical Communication, UWOC）系统的吸收和散射效应。通过建立蓝宝石氮化镓（GaN）微-LED为基础的UWOC系统，并在不同浓度的Maalox、叶绿素和海盐环境下进行了实验，研究了数据传输性能和光衰减的影响。在2.3米距离下的最大数据传输速率分别为无杂质条件的933 Mbps、含有200.48 mg Maalox条件的800 Mbps、未提供具体浓度的叶绿素条件的910 Mbps以及特定浓度海盐条件的790 Mbps。" 在本文中，研究人员着重关注了水下光通信中的一个重要问题，即水体中存在的一些常见物质如Maalox（一种抗酸药）、叶绿素（水生植物的主要色素）和海盐对光信号传输质量的影响。这些物质的存在会增加光在水中的吸收和散射，导致光信号的衰减，从而影响UWOC系统的性能。 首先，Maalox含有铝镁硅酸盐，它能吸收和散射光线，尤其是蓝光部分，因为蓝光具有较短的波长，更容易受到吸收和散射。实验结果显示，随着Maalox浓度的增加，UWOC的数据传输速率显著下降，从无杂质环境下的933 Mbps降低到800 Mbps，表明Maalox的存在确实加剧了光信号的衰减。 其次，叶绿素是水生生物的重要组成部分，其对光的吸收主要集中在蓝绿光谱范围内。在水体中，叶绿素的浓度与光合作用强度和藻类生长状况有关。尽管没有给出具体的叶绿素浓度，但实验结果表明叶绿素的存在也会影响UWOC的传输速率，910 Mbps的数据传输速率表明叶绿素对光通信有负面影响。 再者，海盐的粒子可以引起光的散射，特别是在高浓度时。海水中溶解的盐分越多，光的散射现象越明显，这会导致光信号的不稳定性，从而降低UWOC的传输效率。实验中特定浓度的海盐环境下的数据传输速率为790 Mbps，低于其他条件，说明海盐对UWOC的干扰不容忽视。 这项工作揭示了水下环境中Maalox、叶绿素和海盐对UWOC系统的具体影响，为未来优化水下光通信系统的设计提供了重要的实验数据和理论依据。为了提高水下光通信的效率和可靠性，研究人员需要考虑如何减少或补偿这些物质对光信号的吸收和散射，可能的方法包括选择更不易受水体影响的光谱范围、改进光通信设备的抗干扰能力，或者开发新的编码和解码技术以适应这些环境因素。