大多數遙控水下航行器(ROV)是由有線連接控制的。他們的電纜長度對他們的操作范圍是一個硬性限制，其他潛在的因素，如電纜的重量和脆弱性可能是有限性的。無線電波在水中會迅速被吸收，阻礙了水下的無線電通信。由于光可以穿過水，因此基于Li-Fi的通信提供了更大的流動性。Li-Fi的效用受限于光能穿透水的距離。大量的光不會穿透超過200米。超過1000米，就沒有光可以穿透。

在適當的條件下，進入水中的陽光可進入海洋約1000米(3280英尺)，但很少有超過200米(656英尺)的明顯光線。海洋根據深度和光照度被分為三個區域。上方200米(656英尺)的海域被稱為親水區，即 "陽光區"。這個區域包含了絕大多數的商業漁業，也是許多受保護的海洋哺乳動物和海龜的家園。只有少量的光線可以穿透這個深度。200米(656英尺)和1000米(3280英尺)之間的區域通常被稱為 "黃昏 "區，但正式名稱是 "呼吸困難區"。在這個區域，隨著深度的增加，光的強度迅速消散。深度超過200米時，只有極少量的光可以穿透，光合作用已不可能。

蚜蟲區，或稱 "午夜"，存在于1,000米(3,280英尺)以下的深度。陽光無法穿透到這些深度，該地區沐浴在黑暗之中。

Hydromea水下通信的LiFi解決方案

在水下連接設備可能是一項困難的任務。無線電波在水下不好用，因為它們容易被水吸收。這意味著無線電波在水下不能超過一米的距離。許多傳感器只提供有線連接，但它們是不切實際的，因為你必須把設備從水中取出來才能讀取其數據。

Hydromea公司的工程師們想出了一個解決方案：用光來傳輸海洋或湖面以下的數據。他們已經開發了一種名為LUMA的水下調制解調器，通過快速閃爍的藍光進行通信。該調制解調器將數據轉換為它所發出的光脈沖，或者反過來，將它所接收的光脈沖轉換為數據--所有這些都在眨眼之間完成。

"我們選擇藍光是因為盡管水對電磁波來說通常是不透明的，但對藍光和綠光有一個小的透明帶。這就是我們的系統能夠遠距離發送和接收數據的原因，"該公司的首席技術官Felix Schill說。雖然水很容易吸收大多數波，特別是紅外波，只有藍光和綠光可以穿過它。太陽的紅色和黃色光波在幾米內就會被吸收。

開發LUMA最困難的部分是確保它能在足夠長的距離內發送數據，并在各種條件下可靠地工作。"Schill說："由于光在水下通常會迅速擴散，找到一種在50或100米距離內發送通信的方法是很困難的。"我們花了很長時間才開發出一個足夠敏感的接收器，即使從很遠的地方也能捕捉到微小的光脈沖。"

LUMA被設計為可在高達6000米的水下工作。它是一個完全包含在塑料外殼中的裝置，完全被透明的塑料包裹著，因此在極端的水壓下不會崩潰。該系統已經由德國阿爾弗雷德-魏格納極地和海洋研究所的科學家在太平洋海平面以下4280米處進行了測試。巴爾說："后來，一些在近海作業的公司與我們聯系，他們對我們的技術感興趣，希望我們能鋪設水下管道或為海上風電場建造地基"。

Bahr和Schill早在2004年在他們還是澳大利亞的學生時就開始研究水下Wi-Fi系統。多年來，他們充實了設計的細節，并在EPFL的博士后工作期間最終完成了設計。今天，他們仍然與學校合作。例如，他們正在幫助LéXPLORE開發機器人和通信系統，這是一個位于普利維迪附近的日內瓦湖岸邊的研究平臺。

在那里，湖泊學家正在使用LUMA定期檢查水下收集的數據，并確保測量儀器的正常工作，因為傳感器需要在水下停留數月之久。一個調制解調器安裝在數據記錄器上，該記錄器收集來自水下傳感器的科學數據，另一個調制解調器安裝在一個海底機器人上，該機器人潛到傳感器所在的地方，即時收集傳感器的數據。"巴爾說："LéXPLORE的科學家們向我們反饋了他們的具體需求，這有助于我們進一步提高調制解調器的性能。

審核編輯：湯梓紅