随着水下无线通信技术的发展,对通信的要求越来越高。传统的水声通信无法满足当前水下通信中普遍采用的图片视频等信号的实时传输需求,而水下激光通信可以弥补水声通信时延大、速率慢的缺点,同时激光的调制频率高、数据容量大并且具有高度保密性,因此开展水下激光通信技术研究具有重要的研究意义和应用前景。本文的研究目的是实现一种长距离、低误码率的水下激光通信。首先研究了不同的信息调制技术,包括开关键控(OOK)调制,脉冲位置调制(PPM)和脉冲间隔调制(DPIM),通过比较选择OOK调制技术对信息进行调制;接着研究了不同的信息校验码技术,包括奇偶校验码、海明码和循环冗余校验码,选择循环冗余校验码对信息进行校验;最后研究了图像编码技术,包括熵编码、预测编码和变换编码,选择其中所包含的哈夫曼编码技术、离散余弦变化(DCT)以及行程编码技术等对数据进行编码和解码。根据以上技术分别设计了水下激光通信的发送系统和接收系统,包括硬件部分和软件部分。在硬件部分中,发送系统中通过OV7670摄像头对图像数据进行采集,然后经过FPGA开发板进行编码,最后通过光电调制器将信息加载到532nm激光上;接收系统中采用PIN光电二极管对激光信号进行接收,经过光电接收电路和FPGA开发板后将数据进行还原。在软件部分中,发送系统包含数据采集,数据处理和数据发送三个部分,共13个功能模块。数据采集部分包括其中的摄像头配置模块、SCCB接口模块和图像采集模块;数据处理部分包括图像分割模块、颜色空间转换模块、zigzag输出模块、离散余弦变换模块、RLE编码模块、BIT编码模块、哈夫曼编码模块、序列化模块;数据发送部分为包文发送模块。接收系统包含数据接收、数据处理和数据还原三个部分,共1 1个功能模块。数据接收部分为接收包文模块;数据处理部分包括反序列化模块、哈夫曼解码模块、BIT解码模块、RLE解码模块、反量化模块、离散余弦逆变换模块、反zigzag模块和颜色空间变化模块;数据还原部分包括图像块拼接模块和VGA驱动模块。重点介绍了发送系统和接收系统的各个模块的功能、接口列表以及功能仿真。最后将编写的verilog程序烧写到FPGA中,通过与其他硬件结合实现通信功能。最后本文在不同的水下传输距离情况下进行了三个实验,分别为串口文字通信实验、VGA视频传输实验以及图片传输实验。最终在水下12m的最远传输距离情况下,实现了误码率为9.028×10-4的串口文字传输以及误码率为5.031× 10-4的640×480分辨率的VGA视频和图片的传输。通过实验验证了本文设计的通信系统可以实现长距离、低误码率的水下激光通信。