Long Distance Underwater Wireless Optical Communication System using Visible Light Laser Array with Directivity Control Function

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本研究課題では，水中でギガビット級の高速無線通信を実現するため，水中伝送距離の延伸を目的として，可視光レーザーアレイに指向性制御機能を持たせた送信機の実現を目的としている．当該年度は，青色光よりも濁水中での伝搬距離延伸が期待できる，波長520nmの緑色光の半導体レーザを2個用いた送信機を用いて，前年度に引き続き水槽による原理確認実験を主とした検証を行った．これまでは透明な水槽を用いて，側面から光信号を水中に入射して実験を行ったが，水槽の部材（アクリル）と空気，水の屈折率差によりそれらの境界面で光が屈折しビームが所定の光軸からずれてしまうことで，受信機へのビーム制御が精密に行えないという問題が明らかになった．そこで，光の出射部を水中に設置できるよう，自由空間射出型ではなく光ファイバピグテール射出型の半導体レーザーを導入することで，前述の光軸ずれを抑えることができ，事前に行った計算機シミュレーションとほぼ同様のビームステアリングが可能であることを確認した．しかし，その半導体レーザーのノイズフロアのレベルが高く，これまで行ってきた伝送実験でも用いてきた直交周波数分割多重(OFDM)信号やTomlinson-Harashima Precoding(THP)を適用した4レベルパルス振幅変調(PAM4)信号をその半導体レーザーを用いて伝送したところ，誤り訂正符号適用によりエラーフリー伝送が可能となるビット誤り率の目安となる10^-3以下を達成することが困難であることも確認できた．