紫外光通信的應(yīng)用場(chǎng)景十分廣泛，它正逐漸滲透到我們生活的各個(gè)角落。在軍事領(lǐng)域，紫外光通信可用于戰(zhàn)場(chǎng)短距離保密通信。在戰(zhàn)場(chǎng)上，士兵們可以利用紫外光通信設(shè)備，在不暴露自身位置的情況下，安全地傳遞情報(bào)和指令，為作戰(zhàn)行動(dòng)提供有力支持。在智能交通領(lǐng)域，紫外光通信也有著巨大的潛力。未來的智能交通系統(tǒng)中，車輛之間可以通過紫外光進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的信息交互。比如，在交叉路口，車輛可以利用紫外光通信提前告知周圍車輛自己的行駛速度、方向等信息，從而避免交通事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)更加高效、安全的交通流管理。這就像是為每一輛車都配備了一個(gè) “隱形的交通協(xié)管員”，時(shí)刻保障著道路的暢通。

此外，在水下通信方面，紫外光通信也能大顯身手。傳統(tǒng)的水下通信方式，如聲波通信，存在傳輸速度慢、信號(hào)易受干擾等問題。而紫外光在水中具有一定的穿透能力且不可見，能夠?qū)崿F(xiàn)高速、保密的水下通信。這對(duì)于海洋科考、水下作業(yè)以及潛艇通信等領(lǐng)域來說，無疑是一個(gè)重大的突破。

紫外光通信技術(shù)也正逐步從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用。眾多科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)紛紛加大對(duì)紫外光通信技術(shù)的研發(fā)投入，致力于攻克技術(shù)難題，推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。美國(guó)在紫外LED通信的理論和實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域做了大量工作，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)短距離100米內(nèi)非視距紫外LED通信。加拿大的英屬哥倫比亞大學(xué)和麥克馬斯特大學(xué)也在紫外信道建模和實(shí)驗(yàn)方面展開了研究。國(guó)內(nèi)的主要研究機(jī)構(gòu)包括北京郵電大學(xué)、清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)等，它們?cè)谧贤夤馔ㄐ判诺澜：蛯?shí)驗(yàn)方面都進(jìn)行了研究，并搭建了100米內(nèi)的紫外LED通信系統(tǒng)。

武漢六博光電技術(shù)有限責(zé)任公司推出的一款紫外光通信設(shè)備，如圖1所示，發(fā)射采用310nm及365nm波段光光源，接收端采用高靈敏度光電探測(cè)器（PMT），FPGA做透明傳輸，在空間實(shí)現(xiàn)了速率10Mbps距離150米視頻傳輸，在白天的水下實(shí)現(xiàn)了10Mbps距離20米數(shù)據(jù)傳輸。

圖1紫外光通信設(shè)備

如圖2所示，紫外光波段包括200nm-400nm，該波段在人眼不可見且太陽光譜中紫外光較少。紫外光波段在大氣中也有著高保密性、低背景噪聲、強(qiáng)散射性以及非視距通信等特性。

圖2 太陽光譜圖

設(shè)備利用OOK調(diào)制技術(shù)，驅(qū)動(dòng)大功率紫外LED陣列進(jìn)行光信息傳輸。接收端采用高靈敏度光電倍增管接收光信號(hào)，匹配高速、低噪聲跨阻放大器提高接收端靈敏度探測(cè)極微弱光，從而達(dá)到光信號(hào)接收的目的。信息處理單元模塊在發(fā)射端是將圖片、視頻、文字等數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)據(jù)流進(jìn)行信息編碼后，將二進(jìn)制數(shù)據(jù)流輸入到LED驅(qū)動(dòng)電路中，在接收端將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行譯碼后恢復(fù)為二進(jìn)制數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)處理。

圖3光通信示意圖

2024年8月25日，設(shè)備樣機(jī)在室外晴天進(jìn)行測(cè)試，利用網(wǎng)絡(luò)攝像頭，用一端電腦可成功獲取另一端的攝像頭畫面，在距離150米處仍可清晰的顯示對(duì)向端畫面。

圖4 室外晴天紫外光通信

紫外光通信的強(qiáng)散射及非視距特性還可應(yīng)用于跨介質(zhì)、低空無人機(jī)通信領(lǐng)域，克服了光通信必須工作在視距內(nèi)的弱點(diǎn)。甚至在瞬息萬變的現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)中，通信技術(shù)的可靠性與隱蔽性直接關(guān)乎士兵的生存與任務(wù)成敗。傳統(tǒng)無線電通信易受干擾、易被偵測(cè)的短板，催生了新一代通信技術(shù)的探索——紫外光單兵通信，憑借其“隱形傳輸、抗干擾、高保密”的特性，正成為未來單兵作戰(zhàn)的顛覆性技術(shù)。紫外光單兵通信不僅是技術(shù)的革新，更是未來戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)的縮影。