Bij KAUST wordt gewerkt aan een systeem dat gelijktijdig licht en energie kan overbrengen naar onderwaterenergie-apparaten. Zelfaangedreven internet van onderwaterdingen (IoOUT) die energie oogsten en informatie decoderen die door lichtstralen wordt overgedragen, kan de waarneming en communicatie in de zeeën en oceanen verbeteren. KAUST-onderzoekers lossen nu enkele van de vele uitdagingen op waarmee deze technologie in dergelijke ruwe en dynamische omgevingen wordt gebruikt.

"Akoestische en radiogolfcommunicatie onder water zijn al in gebruik, maar beide hebben grote nadelen. Akoestische communicatie kan over grote afstanden worden gebruikt, maar mist stealth (waardoor het detecteerbaar is door een derde partij) en heeft slechts toegang tot een kleine bandbreedte, ", legt masterstudent Jose Filho uit. "Verder radiogolven verliezen hun energie in zeewater, die hun gebruik in ondiepe diepten beperkt. Ze vereisen ook omvangrijke apparatuur en veel energie om te draaien, " hij legt uit.

"Optische communicatie onder water biedt een enorme bandbreedte en is nuttig voor het betrouwbaar verzenden van informatie over meerdere meters, ", zegt mede-eerste auteur Abderrahmen Trichili. "KAUST heeft enkele van de eerste tests uitgevoerd van onderwatercommunicatie met hoge bitsnelheid, records vestigen op de afstand en capaciteit van onderwatertransmissie in 2015."

Onder leiding van Khaled Salama, Filho, Trichili en team onderzoeken het gebruik van configuraties voor gelijktijdige lichtgolfinformatie en vermogensoverdracht (SLIPT) voor het verzenden van energie en gegevens naar elektronische onderwaterapparaten.

"SLIPT kan helpen bij het opladen van apparaten op ontoegankelijke locaties waar continue stroomvoorziening duur of niet mogelijk is, " legt Filho uit.

In een experiment, het KAUST-team was in staat om instructies over een 1,5 meter lange watertank op te laden en naar een zonnepaneel op een ondergedompelde temperatuursensor te verzenden. De sensor registreerde temperatuurgegevens en bewaarde deze op een geheugenkaart, later doorsturen naar een ontvanger wanneer informatie in de lichtstraal hem daartoe opdracht gaf.

In een ander experiment, de batterij van een camera die was ondergedompeld op de bodem van een tank met water uit de Rode Zee, werd binnen anderhalf uur via zijn zonnepaneel opgeladen door een gedeeltelijk ondergedompelde, extern aangedreven laserbron. De volledig opgeladen camera was in staat om video's van één minuut terug te streamen naar de laserzender.

"Deze demonstraties waren de eerste op zichzelf staande apparaten om energie te oogsten, informatie decoderen en een bepaalde functie uitvoeren - in dit geval temperatuurmeting en videostreaming, ' zegt Salama.

Het KAUST-team werkt nu aan de inzet van onderwater SLIP-configuraties. Ze vinden manieren om de effecten van turbulentie op de onderwaterontvangst te overwinnen en onderzoeken het gebruik van ultraviolet licht voor uitzendingen die worden geconfronteerd met obstakels onder water. Ze ontwikkelen ook slimme optische positioneringsalgoritmen onder water die kunnen helpen bij het lokaliseren van relaisapparaten die zijn ingesteld om het communicatiebereik van IoOUT-apparaten uit te breiden.

Het onderzoek van hun en anderen in het veld zou uiteindelijk kunnen leiden tot de inzet van zelfaangedreven onderwatersensoren voor het volgen van de effecten van klimaatverandering op koraalriffen, het detecteren van seismische activiteit en het bewaken van oliepijpleidingen. Het zou ook kunnen leiden tot de ontwikkeling van kleine autonome robots voor nauwkeurigere en uitgebreidere zoek- en reddingsoperaties onder water.