海洋作为人类可持续发展的重要战略空间,不仅为人类的生活提供着充足的天然气、石油等物质能源,还是当下世界各国军事发展上重要的战略制高点,是彰显国家实力、维护国家安全的战略要地。为实现海洋环境监测及军事深海探测,水下高分辨率成像系统、海洋感知网络以及自主式水下潜航器（AUV）等设备不断更新换代,同时水下终端设备间的实时通信、大容量数据的传输,逐渐成为人类探索海洋的研究热点。水下激光通信以传输速率高、延迟小、体积小、功耗低、保密性好、抗干扰能力强等优点,逐步成为解决水下大容量数据传输的主要方式。本文针对水下远距离、大容量数据传输的通信需求,开展了水下光传输特性、激光调制原理、调制光源、光调制技术性能的分析。首先,从损耗系数、脉冲展宽、背景噪声三方面,研究3类水质的光学特性以及对光通信系统的影响,并完成水下光通信链路的光功率预算。通过对激光直接调制原理的分析,建立半导体激光器小信号和大信号的等效模型,完成了调制系统设计。根据水体信道特点,分析三种常用调制的符号结构、带宽需求、峰值功率、差错特性等技术性能,选择信道适应性较好的开关键控（OOK）调制和带宽利用率较好的脉冲幅度（PAM）调制。完成了水下光通信PL450B激光器直接调制系统的设计,设计PL450B激光器温度自动控制电路,抑制温度漂移带来的波长、功率的改变;设计PL450B激光器功率自动控制电路,预防器件老化等带来的功率下降。最后,搭建实验平台对所设计的光通信系统进行功能测试。通过对经典三极管共射极单端驱动方法的分析,提出ECL电路结构的差分驱动改进方法,实现大功率、高速率的驱动方式,通过实验测量通信带宽可达40 MHz发射功率81.5mW,误码率小于10^-6,并通过视频传输验证了系统具备高速、稳定的数据传输能力。通过最大通信距离的等效计算,通信距离最远可达60米。