[实用新型]一种水下激光光源系统和水下无线光通信系统

说明书

本实用新型提供了一种水下激光光源系统和水下无线光通信系统，包括激光光源以及依次位于激光光源出射光路上的非球面透镜和扩束准直透镜组，激光光源位于非球面透镜的焦点处；激光光源用于发射激光；非球面透镜用于沿快轴方向和慢轴方向对激光进行准直，以将激光的发散角压缩至第一预设范围内；扩束准直透镜组包括依次位于激光光源出射光路上的平凹透镜和平凸透镜，扩束准直透镜组用于对激光进行扩束准直，从而使得水下激光光源系统出射的激光的发散角较小，能够保证激光在水中的传输距离足够远、功率密度足够大。

技术领域

本实用新型涉及无线光通信技术领域，更具体地说，涉及一种水下激光光源系统和水下无线光通信系统。

背景技术

水下环境含有丰富的自然资源，但是，目前95％的水下环境未被开发利用。如图1所示，水下无人潜航器(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)10和水下传感器网络(Underwater Sensor Network，UWSN)20是水下环境开发的关键器件，但是，这些器件之间需要一种远距离、高带宽的无线通信方式进行数据传输。

现有的无线通信方式中，与电磁波通信和声波通信相比，光通信由于在水下具有较大的带宽的较小的延迟，因此，更适合应用于水下环境开发。而激光二极管由于具有发散角小、传输距离较远等优点，因此，更适合作为水下无线光通信系统的光源。

但是，由于激光在水中传输时会伴随着光的衰减和散射，光的衰减会导致传输距离变短，光的散射会导致光斑变大，进而导致激光的功率密度下降，因此，为了保证激光在水中的传输距离足够远、功率密度足够大，需要保证激光具有尽可能小的发散角。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种水下激光光源系统和水下无线光通信系统，以通过发散角足够小的激光实现水下的无线光通信。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种水下激光光源系统，包括激光光源以及依次位于所述激光光源出射光路上的非球面透镜和扩束准直透镜组，所述激光光源位于所述非球面透镜的焦点处；

所述激光光源用于发射激光；

所述非球面透镜用于沿快轴方向和慢轴方向对所述激光进行准直，以将所述激光的发散角压缩至第一预设范围内；

所述扩束准直透镜组包括依次位于所述激光光源出射光路上的平凹透镜和平凸透镜，所述扩束准直透镜组用于对所述激光进行扩束准直。

可选地，所述激光的波长范围为450nm～550nm。

可选地，所述非球面透镜的有效焦距范围为4.5mm～4.7mm，所述非球面透镜的直径为5.9mm～6.1mm，所述非球面透镜的中心厚度为3mm～3.2mm，所述非球面透镜的折射率为1.7～1.73。

可选地，所述非球面透镜的有效焦距为4.6mm，所述非球面透镜的直径为6mm，所述非球面透镜的中心厚度为3.1mm，所述非球面透镜的折射率为1.724。

可选地，所述平凹透镜和所述平凸透镜的焦距之比为10。

可选地，所述平凹透镜的有效焦距为16.5mm～17mm，所述平凹透镜的直径为9.5mm～10.5mm，所述平凹透镜的中心厚度为1mm～1.5mm，所述平凹透镜的折射率为1.5～1.53。

可选地，所述平凹透镜的有效焦距为16.87mm，所述平凹透镜的直径为10mm，所述平凹透镜的中心厚度为1.25mm，所述平凹透镜的折射率为1.516。

可选地，所述平凸透镜的有效焦距为83.15mm～90mm，所述平凸透镜的直径为24mm～26mm，所述平凸透镜的中心厚度为4mm～4.3mm，所述平凸透镜的折射率为1.5～1.53。