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1、水下激光通信各模块参数分析
目前，我们主要研究水下激光通信的发射模块和接受模块。
一、发射模块
首先是光源的选择，通过下图可以看出蓝绿光在水中得到衰减最小，因此常被用于水下 光通信。
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Frequency-Hz
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基于功耗、效率、尺寸及成本的考虑，通过对比氮离子激光发射器、钛宝石激光发射器、 光纤激光发射器以及半导体二极管激光发射器，最后选择了半导体二极管发射器，它具有 低功耗、高效率以及结构简单等优点。
其次，驱动电路的设计。如下图，在此论文中采用了 Maxim公司MAX3701蓝光激光驱 动芯片作为激光二极管的驱动，这块芯片的信
2、号上升与下降速度达到0. 9nS,提供的二极管 驱动电流为最高为200mA,偏置电流最高200mA.在PCB中通过EP2C5的FPGA控制MAX3701。 同时包含了一个模数转换器AD7822,实现驱动芯片中的内部互阻抗放大器的电压数字化。
AD7022 AOC
FPGA
下图中，电位器通过控制VI端口用來为二极管设置偏置电流,FPGA在通过低通滤波器产
生一个脉冲宽度调制信号，以提供一个输出电压通过V2端口控制调制电流。同时，FPGA产生 一个开关键控输出信号控制MAX3701,驱动电流的输出。
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3、
5 »
1
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OUT
OUT
8EL 9GLK
USER OUT
R1
R2
♦ 250V
■ 40CM
▲ 60CM
•800V
Ihl” jiaiumj IbUJ Li nr/ar 4QrA
二、接受模块
基于动态范围、接收灵敏度和信噪比的考虑，论文中选择了光电倍增管（PMT）作为接收 装置。光电倍增管装置利用外部光电效应将入射光子转换成一个放大的电子信号。
接收电路设计需要一个稳定的高压电源，分压电路和输出负载或者放大器电路。
论文中采用了 R7400U光电倍增管。它具有体积小、灵敏度高、速度快和成本低等优点。
4、
在下图中，通过调整输入电压对PMT的灵敏度有较大的影响。改变电源电压从250V的800V, 输出电流的变化儿乎达到了5个数量级。如果输出电流保持不变，输入电压调整,PMT能够观 察到四个数量级范围的光子。
Output Qjrrent vs. Incident Photons R7400U PMT
Photons / second (405nrri
1.CE*0 1UQC&H) 1O.CE*3 1.CEW K)aa±W KLOE^) 1.CE*12 K»CE・12 KL0E*-15
10E46
1(».0E*-3
10.0E*3 10Et3 100.0EK)
100&K)
5、1.0EK)
100.0E-3 10.0E-3 1.0G3
10.0B6
1.066
100.0E-9 10B&9 1.0B9 1000&12 10.0E-12
论文同时选择了 AD8015作为互阻抗放大器，可以提供高速高增益的电流-电压转换。输 入电流在-35屈 到35MA区间内，输出电压和输入电流几乎成线性关系
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-100 -80 -60 -40 -20 0
20 ^0 60 80 1 00
0
INPUT CURRENT ■网
以上是通过论文，了解到水下激光通信发射模块和接受模块的分析，由于英语水平有限, 难免出现纟比漏，还望指正。下步进一步了解各模块电路的工作情况，以便今后设计电路。
王文朋
水下激光通信各模块参数分析
