你
很
好
引
把
你
引
进
去
几十年以来，人类一直充满着对太空和深海的向往。人类对太空
的观察相对来说比较容易，利用天文望远镜就可以直接观察太空的情景，而在海底则不行，传统的微波通信方式不能适应水下环境，
当前的深海无线通信主要以水声传输为主。
但是受
声波带宽、多路径效应
(考虑信号在传播过程中，受一些物体的反射，而改变了信号的传播方向、振幅、极化以及相位等，这些变化了的信号到达接收机，与通过直线路径到达接收机的信号产生叠加。这种现象称为多路径效应。)
、水下声学噪声
的限制，这种方式面临传输速率低的局限性，致使深海无线通信在大容量数据传输方面
存在速率瓶颈难题
。
工作波长位于 450nm~550nm 波段的水下无线光通信具有传输带宽高、重量轻、功耗低、体积小、机动性强等诸多优点，在水下近距离数据传输方面具有潜在应用前景。
图片引自2019年《Nature》期刊的科学报告文章号：
14009(2019)
目前水下比较成熟的通信技术是什么样的？
海洋是人类生命的起源，以其丰富的水体资源、矿产资源和生物资源支撑人类的永续发展。进入21世纪以来，迫于开采技术限制和陆地资源的日益紧缺，世界各国纷纷加速了对深海的探索和利用，国际竞争也日益激烈。
随着深海探测技术如海底观测网、载人水下潜器、水下机器人的发展，深海科学研究形成的数据量急剧增加，这对于通信设备的传输能力提出了更高的要求。
水下机器人展示图片
图片来源：
慧营机器人营地
由于海水屏蔽了几乎所有的无线电波，传统的
微波通信
不能适应水下环境。
摘自IEEE，VOL. 19, NO. 1, FIRST QUARTER 2017
谈到微波通信，可能大家有些陌生。不过要是说到
雷达、卫星电视转播
，就一定不会陌生了。其实，卫星通信、雷达就是借助于微波来进行远距离通信以及发现目标的。
微波技术应用实例
其实我们在生活中可能看到过微波通信的天线，有的就在移动通信基站的旁边。
微波通信天线
由于不能使用微波通信技术增加了深海通信的难度。
目前深海中的常用通信手段主要分为两种：
海底光纤通信以及水声通信
。
其中海底光纤通信是将光缆布放到大洋深处，通过有线通信的方式实现数据的传递。
海底光缆
由于要考虑到海底的复杂环境，如腐蚀、高压、自然地震、海啸等因素。海底光缆不得不被制作成像输油管道一样的形状，来保护通信用的光纤。
鲨鱼口中的磨牙棒——海底光缆
光纤通信的通信方式速率较高，可达Gbps量级；但布放缆线成本昂贵、维护困难，并且
极大的限制了观测设备的机动性
。
水声通信是以声波作为载体
，以无线通信的方式传递信息。这种通信方式可以实现公里量级的通信距离，机动性强；但受声波频率低、信号延迟大、海底声学背景噪声大等因素影响，这种通信方式速率低，仅10Kbps量级。如此低的传输速率，实在难以完成传输海量探测数据的任务。
水声通信示意图
应运而生的无线光通信技术
我们日常看到的光谱，只占电磁波谱的一小部分。人类通过对不同频段电磁波的认识和利用，从无线电话到卫星通信创造了很多奇迹。
如果你能看到所有的电磁波，这可能就是你眼中的世界了：
