[发明专利]基于大功率蓝绿激光的水下收发系统提高传输速率的方法

说明书

本发明属于通信技术领域，公开了一种基于大功率蓝绿激光的水下可见光收发系统提高传输速率的方法，在保证芯片工作在常温下，将MOS管的开关特性和LD的数字调制原理以及激光LD的工作特性相结合，提高大功率无线光传输速率。通过散热系统保证大功率无线激光通信的工作特性。设计恒流源驱动电路产生直流偏置电流，该直流偏置电流根据光源和MOS管的线性工作区和光功率需求可进行调节。本发明改变MOS的开关电压，使LD信号的工作电流在I_min和I_max之间。本发明解决了改善水下大功率LD的消光比，提高无线蓝绿激光通信速率较低的问题。本发明克服了大功率LD光源难以高速驱动的技术偏见。

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种基于大功率蓝绿激光的水下收发系统提高传输速率的方法。

背景技术

目前，水下无线光通信是以光波作为载波实现数据传输的通信方式。目前水下无线通信主要采用水声通信，但是水声通信传输速率低，且容易受到外界其它电磁辐射的影响而导致系统的不稳定。研究发现，海水对450～550nm波段内的蓝绿光的衰减比对其他光波段的衰减要小很多，因此在海洋中亦存在一个类似于大气中的透光窗口。蓝绿激光的穿透能力强，工作频率高，方向性好，传送信息量大，抗干扰能力强，可高效的获取海洋监测信息，快速感知水下环境变化，为更精确的战术侦察、水下探雷、污染监测、石油控制与维护、近海勘探、气候变化监测、海洋学研究等提供高速灵活的信息平台，从而对海洋突发事件作出快速处理与决策。但是蓝绿光信号在水中衰减仍然较大，传输距离受限。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有技术中，水下无线蓝绿激光发光功率较低，通信距离近。

(2)现有技术中，水下光通信直接调制方式中，大功率激光器响应速度与发光功率有关，发光功率较大时，调制速率较低。

(3)现有技术中，大功率激光器的驱动受电压影响较大，微小的电压温度会产生较大的电流幅度变化，影响信号稳定性。

(4)现有技术中，大功率的激光驱动电路电流过大，导致芯片发热，信号性能不稳定。

解决以上问题及缺陷的难度为：

大功率的蓝绿光激光器发光所需的阈值电流较大，且受电压影响较大，较小的电压变换将导致激光器的输出光功率激烈变化，因此一般的电压驱动电路很难保证激光器稳定工作。另外驱动大功率激光器的芯片电流要求较高，发热严重，轻则导致信号不稳定，严重的时候直接导致芯片损坏，因此需设计适合大功率激光器和驱动芯片的散热系统保证大功率激光通信系统正常工作。另外激光器阈值电流较大，且大功率的调制芯片带宽有限，很难实现高速调制，需要合理设计工作电流保证高速信号调制。

解决以上问题及缺陷的意义为：

在让激光器输出较高功率的同时，提高通信速率，并且工作稳定。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于大功率蓝绿激光的水下收发系统提高传输速率的方法。

本发明是这样实现的，一种基于大功率蓝绿激光的水下可见光收发系统提高传输速率的方法，包括：

设计散热系统和恒流源驱动系统将MOS管的开关特性和LD的数字调制原理以及激光LD的工作特性相结合，提高无线光传输速率。

进一步，为保证芯片工作在常温下，芯片焊接在电路板的正面A面，在电路板的A面的芯片上放置风扇可吹风散热。芯片下方通过过孔与电路板B面的一个正方形镀锡区域相通，该正方形镀锡区域与地相连，在正方形区域粘贴散热陶瓷，散热陶瓷又与一个较大的散热铝片相连，如图1所示。

进一步，采用恒流源驱动蓝绿光激光器产生直流偏置，通过调节图2中的R4和R5，使输出的直流偏置电流在一定范围内可调，同时满足大功率激光的输出和信号的线性关系。