Переход на основную страницу  http://ussr.to/Russia/svyaz/laser.html

Способы измерений,  в отработке лазерной связи.

Световой попугай.

Резюме к нижесказанному:

1. Можно с приблизительной точностью градуировать световой поток фотодиодом.

2. После определения уровня допустимых шумов на входе сетевой карты, можно определить пределы усиления приёмника.

3. Рассмотрена методика замера световой чувствительности приёмного тракта.

4. Созданы предпосылки для расчёта   параметров электрической и оптической части лазерной связи на заданную дистанцию в любительских условиях.

Предлагаю рассмотреть  "доморощенный" способ градуировки светового потока.

В связи с тем, что в радиолюбительских условиях трудно отградуировать (измерить)      световой поток в абсолютных единицах, предлагаю способ замера в "попугаях" (по одноимённому герою мультфильма).

Суть заключается в замере тока со светодиода   ФД263-1   ( от дистанционного управления Советских телевизоров  3УСЦТ ).

Интенсивность светового потока, попадающего на активную площадь полупроводника данного фотодиода, и вызывающего ток = 1мкА (микроампер) считать Световым попугаем.

Сравнительные замеры токов нескольких экземпляров фотодиодов при одном и том же освещении показали, что разброс небольшой, и метод пригоден для приблизительных оценок светового потока.

Замеры можно производить тестером в режиме замеров малых токов, можно и другой аппаратурой, при этом фотодиод должен быть нагружен на как можно меньшее сопротивление, чтобы не приоткрылся диод, и не допустить утечку тока через приоткрытый P-N   переход. При этом фотодиод должен быть зашунтирован конденсатором    0.1мкФ

Замеры интенсивности светоотдачи лазерных указок показали большой разброс при питании от штатных батарей. Особенно этим грешат указки с резистором в качестве стабилизатора. У  5-ти милливаттной указки с транзисторным стабилизатором происходило увеличение светоотдачи при уменьшении питания (в определённом диапазоне, конечно). Из-за этого отградуировать (привязать) заявленную мощность указок к реальной отдаче не удалось.

Засветив указкой (5мВт) в упор фотодиоду, я получил ток = 0.25мА.  При теоретической чувствительности германиевого фотодиода= 0.6А/Вт, должно было получиться 3мА, видимо несовпадение пика спектральной чувствительности фотодиода и частоты указки имеет такой эффект, если, конечно,  указка светит с заявленной интенсивностью. Необходимо учесть и тот факт, что не весь световой поток  от кристалла фокусируется в луч.

Мне удалось получить с 5-ти мВт. указки, 9-ти сМ. линзой перед фотодиодом, и дистанции 250м.световой поток, вызывающий ток фотодиода =20мкА (20 попугаев).

На выходе усилителя, для согласования с сетевой картой (платой), я должен был получить ток равный 40мА. Усиление по току должно было быть=2000 (в разах). ( Реально было немного меньше). При этом уровень шума был в 20 раз меньше (очень приблизительно). Следовательно, ток шумов можно в первом приближении оценить в один попугай ( в последнем макете- 2 ). Если замерить допустимый уровень шумов для сетевой карты (или хаба), то несложно вычислить пределы возможности электрической части всего тракта и добирать дистанцию, увеличивая оптику перед фотодиодом и улучшая оптику указки.

Как делать замеры в настольном макете: выключить питание усилителя, подсоединиться тестером параллельно фотодиоду,"поджечь на постоянку" источник света (можно для начала светодиод) на уровне передачи единицы, развернуть источник света так, чтобы осветить фотодиод боковыми лепестками светопотока, и юстировать (поворачивать) до тех пор,пока тестер не покажет заданный уровень тока, за тем зафиксировать относительное положение источника и приёмника, включить модуляцию и замерить ток со светодиода.

У меня генератор Манчестера (самопальный) даёт на один период 5-ти мегагерц-два периода 10-ти мГц. При включении модуляции я получил вместо ожидаемой половины первоначально установленного тока, только одну треть. Видимо сказались потери на фронтах (прямоугольные импульсы по форме стали трапециидальными) и не совсем   корректное "внедрение" тестером в высокочастотную цепь. Хотя в данный момент можно рассматривать фотодиод вместе с собственной ёмкостью (а она у него без смещения равна примерно 1000пФ) как классический однополупериодный выпрямитель. На самом деле, получаем пульсирующий однополярный высокочастотный ток, сглаживаемый ёмкостью фотодиода, плюс ёмкость тестера. Правда индуктивность выводов и индуктивность головки нам повредит, не пропустив остатки пульсаций поэтому необходимо шунтировать фотодиод ёмкостью.

Переход на основную страницу  http://ussr.to/Russia/svyaz/laser.html