研究目的
研究基于单光子雪崩二极管（SPAD）接收器的水下无线光通信（UWOC）系统性能以实现长距离通信。
研究成果
研究表明，采用单光子雪崩二极管（SPAD）可有效推动远距离水下无线光通信（UWOC）的发展，在数据传输速率为500 bps和2 Mbps时，最大估算通信距离分别可达144米和117米。SPAD的小激光发散角和高灵敏度特性有助于实现远距离通信。
研究不足
该研究采用中性密度滤光片模拟长距离水下无线光通信，而非实际的长距离水下信道。发散角是在自由空间中测量的，并假设在水下环境相似，这可能无法涵盖所有水下条件。
1：实验设计与方法选择：
UWOC系统采用蓝光激光二极管作为光源，基于单光子雪崩二极管（SPAD）的接收器作为探测器。通过一系列中性密度（ND）滤光片衰减光输出功率以模拟长距离水下无线光通信环境。
2：样本选择与数据来源：
系统在不同传输距离和数据速率下进行测试，获取误码率（BER）与信噪比（SNR）性能参数。
3：实验设备与材料清单：
蓝光激光二极管（Thorlabs, PL450B）、SPAD接收器、中性密度滤光片、菲涅尔透镜、光功率计、数字示波器（DSO）。
4：实验流程与操作步骤：
测量接收端光输出功率，通过MATLAB程序计算误码率。针对高数据速率信号，采用单光子计数?？椋⊿PCM）内置计数器或数字示波器联合MATLAB程序进行处理。
5：数据分析方法：
基于接收光子计数与噪声水平计算误码率和信噪比。
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blue LD
PL450B
Thorlabs
Used as the light source in the UWOC system.
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SPAD
Used as the detector in the UWOC system for high sensitivity photon detection.
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ND filters
Used to attenuate the light output power to simulate long-distance UWOC.
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Fresnel lens
Used to focus the transmitted light beam at the receiver side.
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optical power meter
Used to measure the light output power at the receiver side.
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digital signal oscilloscope (DSO)
Used to obtain output pulses at data rates higher than 500 kbps.
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