京瓷的海底激光链路将距离换成千兆速度

水下无人机很快可能能够以闪电般的速度传输数据——但前提是接收器就在附近。

去年十一月，总部位于日本京都的电子制造商京瓷展示了一种新的光学水下通信技术，实验室测试显示短距离传输速率可达5.2吉比特每秒。公司正在推广这项新的光学传输技术，以实现海底工地结构损坏的更快检查——这一应用需要在海底环境中处理和传输大量数据。

例如，水下检查无人机如今经常用于采集油气管道、海底电缆或通信电缆及其他水下结构的影像。但无人机没有实时、简单的方式通过水中发送大量数据信号，除非无人机被电线连接。

但也许借助京瓷开发的技术，水下无人机未来可能会收集并存储影像，然后停靠在海底固定的水下站点，无线卸载硬盘。从那里，数据站可以通过电缆将其大量数据传输到浮标或地面上的船只，或地面站点。

京瓷将于下月在拉斯维加斯举办的2026年消费电子展——全球消费科技领域最大的展会上展示这项新技术 。

为什么激光在水下能胜过声音

如今水下传输数据通常采用1980年代的调制解调器速度。例如，现有的水下声学调制解调器能够传输和接收数十公里的信号——尽管仅以几千比特每秒的微弱比特率。

与之对比的是水下无线光通信（UWOC）。据京瓷称，去年八月的离岸测试中，研究人员对距离15厘米的接收器实现了0.75 Gbps的吞吐量——这是UWOC全球纪录。

因此，京瓷研究人员目前正在开发一个1 Gbps的UWOC原型，并计划在2027年推出2 Gbps的商业版本。

澳大利亚墨尔本大学工程与信息技术学院院长安帕拉瓦纳皮莱·尼尔马拉塔斯表示，研究人员必须克服多项挑战。

“他们需要改进光学光束质量，使其聚焦紧密且发散度低，从而在水下变化的条件下能传播更远而不被散射，”他说。“他们还必须确保系统能够在海洋环境中维持高速运行，尽管实验室里已经超过了这一基准。”他补充说，他们还需要开发“一个口径更大、能捕捉更多光线的接收机，从而帮助将速度推向当前750兆比特每秒的极限。”

尼尔马拉塔斯补充说：“人类在浅水区的探索和更深处的自主平台，依然是揭示海底世界的必不可少。”他补充说，像京江的进步将是维持通信和支持下一代水下勘探和应用的关键。

从水槽到海洋，但有几点注意

为了实现公司实验室5.2 Gbps的发现，京陶瓷研究人员优化了三个拼图环节。首先，他们设计了一套蓝光激光系统，每秒脉冲数千次，将数据编码在爆发中。其次，他们制造了一个足够灵敏的接收器，即使脉冲在海水中散射，也能捕捉到这些脉冲。第三，研究人员开发了一种方法，将数据信号分割成数十个细通道并一次性发送，从而提升吞吐量。

“这些组件共同实现了整个系统千兆数据速率的通信，”高级研究组成员户枝义隆表示。

该系统使用蓝色激光代替其他波长，原因很简单：蓝光在水中传播更远，散射较少。这也是为什么潜艇探照灯和深海摄像头也偏爱蓝色。京瓷通信系统研发部门的研究员木村良太解释道，京瓷的激光器采用氮化镓制造，这种半导体材料因其产生蓝色波长的效率而被选中。

“这让我们能够评估原型机在各种条件下的稳定性和可靠性，”木村说。尽管海水中度浑浊，“我们能够在15厘米到1.5米之间的距离上进行通信，”他补充道。“这让我们对原型机在现实环境中的性能有了清晰的了解。”