基于POF技术的量子点光纤无线系统，可实现高速水下光通信和白光照明双重功能

《Scientific Reports》：POF-assisted quantum-dot fiber-wireless system for simultaneous high-speed underwater optical communication and white-light illumination

　　

摘要

我们提出了一种基于量子点的新型光纤-无线（Fi–Wi）混合系统，并通过实验验证了其可行性。该系统利用单个蓝色激光二极管同时实现高速水下无线光通信（UWOC）和高质量白光照明。该混合系统由10米长的塑料光纤维（POF）以及位于水下端部的被动量子点（QD）基液体颜色转换模块（CCM）组成，无需在水下使用任何主动电子设备。通过POF传输的调制蓝光在密封的玻璃腔体内激发硒化镉/硫化锌（CdSe/ZnS）量子点（波长分别为526纳米和626纳米），从而产生宽带白光，其显色指数（CRI）为79，色温（CCT）为4214开尔文，CIE色坐标为（0.359, 0.3297）。在NRZ-OOK调制模式下，通过10米长的POF和2米的水下链路，系统可实现最大数据传输速率1.4 Gbps，误码率（BER）为2.5×10^-3，满足FEC（前向纠错）的阈值要求（3.8×10^-3）。与现有的RGB激光二极管架构相比，该方案减少了光学源的数量，并去除了水下节点中的波长组合光学元件和电力驱动组件。此外，我们还提供了逐级分析的链路预算、速率-复杂度评估、水/POF可扩展性模型以及基于模型的量子点比例敏感性分析，以阐明系统的性能范围和超出实际测量配置时的外推依据。这些结果为海底检测、环境监测和自主水下平台之间的通信提供了紧凑的实验验证方案。