当前陆地面临资源短缺问题,人们开始将视线转向了海洋。海洋是人类的宝库,已经成为各国战略的核心地位。人们通过布放水下传感器以及多种潜器来实时获取海洋信息,水下通信技术为它们之间的交互提供了保障。由于水声通信时延较大且速率低,射频通信衰减较大,水下无线光通信(UWOC)凭借高带宽、高速率、小型化的优点,正逐步受到广泛关注。光在海水中传播时会受到海水的吸收和散射作用而衰减,从而使通信系统性能变差。水下无线光通信系统有两个重要的性能指标,分别是传输速率和传输距离,目前水下无线光通信正朝着长距离和高速率两个方向同时发展。本文采用基于并行计算的蒙特卡洛方法模拟光在海水信道的传播过程,综合考虑各种通信系统参数,分析了光源参数、水质参数和探测器参数对信道的影响,通过仿真来指导并优化高速长距离水下无线光通信实验系统的设计。本文研究了一种基于并行传输的高速水下无线光通信系统,利用雪崩二极管(APD)的高带宽特性和空分复用技术,结合正交频分复用技术(OFDM)的高阶正交幅度调制(QAM),获得了 4.12Gbps的净速率。该系统的传输速率达到Gbps量级,但是传输距离仅有几米,而且APD需要较高的对准要求。因此,本文又提出使用多像素光子计数器(MPPC)作为新型探测器。利用MPPC的高灵敏特性以及阵列特性来延长无线光通信传输距离。本文构建了一套基于MPPC和OFDM的水下无线光通信系统,理论分析了该系统的可行性,并完成实验验证。通过QAM-OFDM调制,突破了 MPPC的带宽限制(大约4 MHz),并成功实现21米/312.03 Mbps的水下传输。从理论层面,分析并推导MPPC探测器噪声可能的来源和原因,并利用实验验证了猜想。