Laser

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CQDL 01-2018 Ein Licht-Transceiver von Reinhard Noll, DF1RN
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[[Kategorie: Selbstbau]]
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[[Kategorie: Funkbetrieb]]
[[Kategorie: Funkbetrieb]]

Version vom 13:21, 21. Jan. 2018

siehe auch THz


Inhaltsverzeichnis

Gesetzliche Grundlagen

"Anlage 1 der Verordnung zum Amateurfunkdienst; Nutzungsbedingungen für den Amateurfunkdienst in den Frequenzbereichen oberhalb 444 GHz" zu finden in [[1]] und der dort enthaltene Hinweiß auf das Dokument "Vfg Nr. 14 / 2005 Amateurfunkdienst; Nutzungsbedingungen für den Amateurfunkdienst in den Frequenzbereichen oberhalb 444 GHz" [2]

Zu beachtene Laserschutzklassen (Wiki)

Technik

Hintergrund Laser allgemein bei Wikipedia [3]

Lichtsprechgerät vom AATIS http://www.aatis.de/content/amateurfunk-%C3%BCber-licht

Empfänger (RX)

Der Empfänger muss die mittels (Licht) Sensor empfangenen Photonen in ein NF Signal wandeln. Dazu dient im Prinzip ein NF Verstärker mit einem Lichtsensor als Signalquelle.

Als Lichtempfindliches Element dient ein LDR oder eine Fotodiode / Transistor. Es ist auf Abblockung gegenüber Einstrahlungen von starken AFU UKW Signalen sowie Rundfunk, insbesondere Mittelwelle, Signalen zu achten. Die RX Diodenstrecken wirken für MW wie ein Geradeausempfänger. Im praktischen Einsatz erweisen sich eine NF Ausgangsregelung und eine Pegelanzeige als sinnvoll.

Es gibt mehrere RX Dioden Typen:

PIN Diode / eingesetzt von K3PQP [4]


Avalanche-Photodiode = Lawinenphotodioden "Sie nutzen den inneren photoelektrischen Effekt zur Ladungsträgererzeugung und den Lawinendurchbruch (Avalanche-Effekt) zur internen Verstärkung. Sie können als das Halbleiteräquivalent zum Photomultiplier betrachtet werden und finden Anwendung bei der Detektierung sehr geringer Strahlungsleistungen, bis hin zu einzelnen Photonen, mit erreichbaren Grenzfrequenzen bis in den Gigahertz-Bereich. Die spektrale Empfindlichkeit liegt dabei je nach verwendetem Material in einem Bereich von ca. 250–1700 nm, wobei von einem Diodentyp immer nur ein Teilbereich abgedeckt werden kann" [5]

BPW34 Breitband Empfangsdiode von 430 bis 1100nm, maximale Betriebsspannung 60V [6]

OPT 101 Fotodiode mit eingebauten Verstärker, 2,7V - 36V Betriebsspannung, höchste Empfindlichkeit bei 650nm [7]

BPW40 NPN Fototransistor eingesetzt von DL2DR

Hybridphotodetektor [8]

Photomultiplier (Elektronenröhre die einzelne Photonen detektieren kann.)

Sender (TX)

Zum senden werden LASERdioden oder (Power) LEDs eingesetzt. Nicht alle Laserdioden lassen sich modulieren. Der Modulationsgrad ist bei Laserdioden nicht sehr hoch. Es werden meiste rote (650nm) oder infrarote Laser eingesetzt. Bei PowerLEDs muss der hohe Stromverbrauch im Akkubetrieb berücksichtigt werden. Je nach Typ fließen im TX Zweig 500-700mA.

Zum Ausrichten des Sendekopfes ist eine zwei Wegemechanik notwendig, um den Strahl parallel zum RX auszurichten. Dazu kann die Sendediode auch mittig mit einer passenden Bohrung versehenen, ca 10mm starken Scheibe montiert werden. Diese Scheibe wird dann mit drei Schrauben, welche mit drei Druckfedern versehen sind von einem Befestigungsklotz weg gedrückt. Über die Schrauben lässt sich die Scheibe und damit die Diode feinfüllig in zwei Achsen ausrichten.

Beachten muss man, dass das Metallgehäuse der Laserdioden meist mit der positiven Spannung belegt sind ! und daher muss der gesamte TX Aufbau isoliert vom Rest des Gerätes sein !

Hintergrund Lasersendedioden: [9]

Baken

Für die Justage und die Ausrichtung von Laseraufbauten sind Baken hilfreich. Diese können auch mittels LEDs moduliertes Licht aussenden. Die Modulation kann mittels astabilen Multivibrators (NE555 oder Diskret) erfolgen. Bei Tests alleine ist dies sehr hilfreich. Die Pegel des NF Signals sollten sich von außen einstellen lassen.


Mit einem MP3 Player kann man Soundfiles abzuspielen und so die NF Einspeisung über ein Mikrofon am eigentlichen Laser ersetzen. Dabei ist darauf zu achten, das der MP3 Player den gleichen Signalpegel liefert wie das Mikrofon.


Siehe auch:

CQDL 2013 Titelthema: "Überbrückte Distanzen steigern: Neue Experimente im THz Bereich"

Seite 847 Power LEDs und Fresellinsen von Wolfgang Demmer, DD8BD

Modulationsarten im THz Bereich

AM Amplituden Modulation, die meist eingesetzte Modulationsart, Modulationsgrad niedrig.

FM Frequenzmodulation

ATV Amatuerfunk Fernsehen simplex und vollduplex

K3PQP hat mit FSK experimentiert Low Frequency Modulation Laser Experiments

noch keine Tests erfolgt mit: ?

PWM Pulsweiten Modulation (RX mit AM RX)

PSK31 / 63

WSJT

Betriebstechnik / Erfahrungen

Die theoretische maximale Reichweite ist von verschiedenen Faktoren abhängig. Als allerstes von der Höhe der beiden Stationen und dem dadurch resulierten freien Blickfeld.

Bei idealen Bedingungen von Höhe und Klarheit der Luft ist die Reichweite durch die Streuung der Signal-Photonen an den Luftmolekülen begrenzt.

Man kann durch den unterschiedlichen Polarisationsgrad und die Streuverteilung die [Rayleigh-Streuung https://de.wikipedia.org/wiki/Rayleigh-Streuung], die [Mie-Streuung https://de.wikipedia.org/wiki/Mie-Streuung] sowie die klassische Streuung an kleinen und großen Tröpfchen (-> Regenbogen) voneinander unterscheiden.

Scatter Effekte: http://www.k3pgp.org/laserscatter.htm

Ausrichten der Stationen: Wenn man die Gegenstation gefunden hat und ein leises Signal hört, sollte man sich nicht auf die Helligkeit, des über des eigenen Empfängers inweg optisch gesehenen Sendesignals der Gegenstation verlassen. Sinnvoller ist es, wenn ein NF Signal zu hören ist, dieses NF Signal weiter nach Gehör optimieren.

Fading durch Hitze im Sommer?

Reichweiten / ODX Liste

LED

LED bei Tag "83 km mit roten LEDs" 16.08.2013 Richard, GØRPH (Bild); Monica, GØVCS, und Barry, G8AGN http://www.darc.de/aktuelles/details/article/funkamateure-ueberbruecken-83-km-mit-roten-leds/

ATV

ATV vollduplex 23.07.2013 118.4km Tom, DL9OBD und Wilfried, DJ1WF, Charly, DD0DR, Horst, DK3BM, Uwe, DB4QM und Werner, DG1YHC Brocken - Ortschaft Eilvese Quelle: http://www.mydarc.de/dj1wf/Laser/Brocken/Brocken.html

ATV simplex 3.10.2012 101km Martin, DL8TP, Jürgen, DL8TO, Norbert DF6IY und Marita DC3IT Strecke: Ohlyturm im Odenwald - Freiolsheim 780nm, ca 20mW Quelle: CQDL 2013 Seite 86 "Laser-ATV-Rekord über 101km"

ATV simplex 05.04.2007 83,3km Tom, DL9OBD und Wilfried, DJ1WF Laser DX Seite DJ1WF

AM

13.1.2007 56km OE3MZC - OM2ZZ 660nm 3mW [10]

CW / AM 31.8.2009 81km OM3Kii und OK2KQQ/p [11]

03.06.2002 71,7 km 59 with DG8EB and DA 5 FR / p [12]

21.04.2004, 19:00 UTC 106 km DB6NT + DB2NP in JO 50 RK (Wetzstein) und DG8EB + DG0EG in JO 60 LK (Fichtelberg) [13]

7.11.2015, 38.5km Jörg - DG2ORK und Karsten - DL3HRT IR mit einem modifizierten AS802 (Einfacher Licht-Sende-Empfänger , ELiSE) vom AATIS und einem Zeiss-Lichtsprechgerät JO-4.02


http://wiki.oevsv.at/index.php?title=Mikrowellen_DX_Rekorde

Quellen / Links :

http://www.f1orl.org/laseraiguilleG.htm

http://www.darc.de/uploads/media/p26_vortraege_Lichtfunk_15.pdf

http://modulatedlight.org/optical_comms/optical_index.html von KA7OEI

http://www.dl2dr.de/6.html

http://www.dd1wks.de/laser.html

http://g0mrf.com/laser.htm

http://arcl.adconsys.de/2012/01/2mw-laser-verbindung-ueber-83km/

http://www.mydarc.de/dk5wma/bilder2.htm

http://www.mydarc.de/dk5wma/info.htm

http://www.lichtsprechen.de/lichtsprechen.pdf

http://www.k3pgp.org/laser.htm

http://www.g4aax.org.uk/members-contributions/optical-communications/

http://www.rescueelectronics.com/Optical_Comms.html

CQDL 2013 Seite 86 "Laser-ATV-Rekord über 101km"

CQDL 12-2013 Titelthema: "Überbrückte Distanzen steigern: Neue Experimente im THz Bereich"

CQDL 12-2013 Seite 847 Power LEDs und Fresellinsen von Wolfgang Demmer, DD8BD

CQDL 12-2013 Seite 850 Neue THz-LED-Baken von Wolfgang Demmer, DD8BD

CQDL 12-2013 Seite 852 Lichtmodulation mit PWM von Uwe Ohlemeyer, DB4QM

CQDL 12-2017 Seite 21-22-23 Ein Licht-Transceiver von Reinhard Noll, DF1RN

CQDL 01-2018 Ein Licht-Transceiver von Reinhard Noll, DF1RN

CQDL 02-2018 Ein Licht-Transceiver von Reinhard Noll, DF1RN

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