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第1章 绪论1

1.1 完美安全通信2

1.2 公开密钥分配协议3

1.3 小结6

第2章 衰减媒质中的电动力学7

2.1 衰减媒质中的传播7

2.2 媒质中的麦克斯韦方程8

2.2.1 电介质中的电磁波9

2.2.2 导体中的电磁波10

2.2.3 衰减与折射率11

2.3 分子吸收13

2.3.1 谐振吸收14

2.3.2 低频限16

2.3.3 等离子体频率18

2.3.4 能量耗散19

2.4 分子散射21

2.4.1 密度和温度起伏21

2.4.2 瑞利散射24

2.5 米氏散射24

2.6 小结27

第3章 水下通信信道28

3.1 噪声信道28

3.1.1 噪声信道编码理论28

3.1.2 香农－哈特利定理29

3.2 光纤信道30

3.3 声信道30

3.4 无线电射频信号32

3.5 光学信道34

3.5.1 电导率35

3.5.2 分子吸收36

3.5.3 分子散射37

3.5.4 悬浮颗粒、浮游生物和黄色物质38

3.5.5 光束扩展40

3.5.6 多径传播41

3.5.7 背景噪声42

3.6 小结43

第4章 水下光通信：技术45

4.1 水下光通信45

4.2 前期工作47

4.3 系统设计48

4.4 接收机49

4.5 光电传感器50

4.5.1 光电倍增管51

4.5.2 半导体光电传感器51

4.5.3 仿生量子光电传感器（BQP）52

4.6 发射机54

4.7 光源54

4.7.1 氩离子激光器54

4.7.2 二极管泵浦固态激光器55

4.7.3 氮化铟镓激光器55

4.7.4 可调激光器56

4.7.5 激光调制器57

4.7.6 LEDs57

4.8 其他技术上的考虑58

4.9 小结58

第5章 水下光通信：噪声分析60

5.1 数据速率60

5.2 信噪比61

5.3 传感器响应度和过量噪声63

5.4 量子散粒噪声64

5.5 光学过量噪声66

5.5.1 激光强度噪声66

5.5.2 模态噪声67

5.5.3 模式分类噪声67

5.6 光学背景噪声68

5.6.1 背景辐射68

5.6.2 后向散射激光辐射70

5.7 光检测器暗电流噪声71

5.8 电子噪声71

5.8.1 热噪声72

5.8.2 电子散粒噪声72

5.8.3 1/f噪声72

5.8.4 前置放大器噪声73

5.9 小结73

第6章 水下光通信：系统性能75

6.1 光衰减75

6.2 噪声等效功率76

6.3 信噪比78

6.4 信道容量80

6.5 小结81

第7章 水下量子通信82

7.1 量子密码82

7.1.1 量子信息82

7.1.2 量子密钥分配86

7.1.3 BB84量子密钥分配协议87

7.2 量子误比特率89

7.3 量子信道的性能90

7.3.1 清澈的海水91

7.3.2 混合海水和混沌海水93

7.3.3 量子效率93

7.3.4 视场94

7.3.5 衰减系数95

7.3.6 经典信道的最大容量96

7.4 密钥生成效率97

7.5 小结99

第8章 总结101

8.1 水下通信信道101

8.2 水下射频通信101

8.3 水下光通信102

8.4 待解决的问题103

8.5 概要104

参考文献105