Kokeiluja halvoilla laserdiodeilla:
Tämä artikkeli on puukotettu aiheeseen liittyvästä sähköpostistani ja kaipaisi toki stilisointia...
Mikäpä sen mukavampaa, kuin lämpimänä syysiltana laittaa pari kynttilää
ulos tuikkimaan ja nauttia hiljaisista ja pimeistä illoista. Tosin näön
tottuessa hämärään, voi havaita pimeyttä halkaisevan muunkinlaiset
tuikahdukset ja valonsäteet...tässä tosin vielä "turvallisissa" ham-shack-
olosuhteissa:
LASER-säde, kollimointitestejä
Kesä kääntyy kohti syksyä ja aikaiset iltapimeät ovat vielä vakuuttavia
ennen ensilumia, joten nyt on taas oikea ajankohta säätää laser- ja muut
optiset kokeilut iskuun. Tähtitaivaankin katselu alkaa olemaa otollista.
Pitkällä valotuksella (pajalla on pimeätä, valon pois päältä, ns. hämärä-
hommia meneillään) 0.5 € Kiinalaisen laserosoittimen säde katossa,
mukana 5 MHz:n levyinen video + äänikanava:
LASER-säde videolla ja audiolla moduloituna
Pari päivää olen säätänyt jo vuosia haaveilemaani kokeilua, jossa laser-
diodille AM-moduloidaan sivunauhoille laajakaista-FM-apukantoaalto, jonka
päällä on supervanhanaikainen PAL-komposiittiivideo (ääni- sun muine
kantoaaltoineen). Mikään ei tietenkään estä AM-moduloimasta digitaalisia
kantoaaltoja laser:in valon päälle; esim. DVB-S-spesifikaation mukainen
yksinkertainen QPSK menisi aivan heittämällä, mutta asia kerrallaan ;-)
Tuo AM-modulointihan on yksinkertaisimpia tapoja saada laserin avulla
siirtymään informaatiota ja tällä tavoin lähettämässä SSB:tä tai CW:tä,
pääsee hyödyntämään näiden lähetyslajien etuja. Itse käytän SSB-/CW-/
FM-kokeiluissani 50 tai 100 kHz:n apukantoaaltoa, jolloin vastaanotto
tapahtuu HF-vastaanottimella tai sekoittamalla tuo kaista ylös, VHF-
vastaanottimella (itselläni usein FT-690 tai FT-290, eli 6 m tai 2 m).
Tätä tekniikkaa ovat käyttäneet "ammattilaiset" jo vuosikausia menetelmän
yksinkertaisuudesta johtuen. Toki kaikella on hintansa, eli AM-modulaatio-
syvyyden määrääminen on ihan oma taskinsa: halutaan laserista mahdollisimman
paljon tehoa sitä polttamatta, mutta toisaalta halutaan myös modulaatio-
syvyyttä, eli laseroitumisen rajakin pitää jollakin voida todeta, jottei se
laserdiodi/moduli käväise välillä ihan tavallisena LED:inä. Ja tietenkin näiden
kahden raja-arvon välistä pitää vielä löytää se mahdollisimman lineaarinen
alue.
Kaikkein halvimmissa laser-pointtereissa on pelkkä laserdiodi ja sille yleensä
51 ohmin etuvastus. Laserdiodin antoteho on ikävä kyllä myös voimakkaasti
lämpötilariippuvainen, kuten myös sen aallonpituuskin, mutta käytännön
amatööreikokeiluissa tästä ei ole haittaa. Tietenkin termostoimalla voisi
saada useampi moduloitu laser niputettua yhteen säteeseen, kukin omalla
aallonpituudellaan ja vastaanottopäässä sitten tehdään demultipleksointi
optisella suodatuksella (esim. Edmund Scientific:iltä löytyy sopivia suodatin-
materiaaleja).
Toisaalta yhden laserdiodin päälle saa moduloitua tuolla tekniikkaa GHz-
kaupalla kapasiteettiä, joten ehkä tämä köyhän miehen Dense Wavelength
Division Multiplexing ei ole tarpeen ;-)
Laadukkaissa laser-pointtereissa on diodin kanssa samassa paketissa
optinen PIN-vyörydiodi, joka siis mittaa saatavaa optista tehoa ja yksin-
kertaisella säätösilmukalla saadaa laserdiodin virtaa hillittyä niin, ettei se
pääse positiivisen lämpötilakertoimen kautta karkaamaan. Toisaalta, jos
hyötysuhdetaa halutaan parantaa, kannattaa diodi jäähdyttää kunnolla
ja jos diodeita sattuu olemaan jossakin vaiheessa ns. "riittävästi" kuten
itselläni oli vielä muutama päivä sitten, niin kylmäsprayllä (n. -50 astetta C)
voi havaita kaikenlaista mielenkiintoista. Minulla todellakin oli hetken aikaa
kymmenisen diodia, löysin nimittäin kirpputorilta halpoja kiinalaisia vekottimia
50 sentillä kappale, mutta enää on yksi jäljellä :-(
Se ainoa laserdiodi, joka on miljoonalaatikkoon eksynyt ja omaa mainitun
"myötäkatseludiodin" on eräässä toisessa kötöstyksessä, jossa siirsin
vähän toista GHz:iä RF-kantoaaltoa laserilla - mielenkiintoinen kokeilu
sekin.
Näissä viime päivien kokeiluissa olen käyttänyt 20 MHz:n apukantoaallolle
FM-moduloitua esikorostettua videota, jonka yläpuolella on vielä yksi mikrofoni-
äänikanava. Kaikenlaisia ilmaisijoita kokeilin, mitä olen näissä SSB-kokeiluissa
vuosien varrella käyttänyt, mutta kovin olemattomia kaistoja niillä saa. Paras
diodi olikin omaa luokkaansa, mutta se taas pätkii pahasti (ollut kuulemma jossakin
kryostaatissa elämänsä alkutaipaleen, eikä toipumisesta ole toivoa). Päädyin
siis yhteen vuosien varrella kertyneisiin valomonistinputkiini, jonka yksilön
pulssivahvisitimen kaista yltää vielä juuri ja juuri tuohon 20 MHz:iin.
Laserin takaisinsirontaa vastaanottava valomonistin on signaalista ihan
tukossa. Kuvasta näkyy monitorilla kuitenkin oireita laserin hajasäteilystä
pajan seinistä:
Valomonistinputkivastaanottimen voimakas optinen bias
Toki kannattaisi tehdä suoraan digitaalinen diskriminaattori, suhdeilmaisin tai
PLL-ilmaisin tuolle 20 MHz:lle, mutta halusin keskittyä tässä vaiheessa olennaiseen,
joten tyydyin sekoittamaan tuon syntyneen välitaajuudet ylös L-bandille, jolloin
voin syöttää sen suoraan omatekoiselle satelliitti-TV-vastaanottimelle (toki vanha
analoginen kaupallinen käy tarkoitukseen ihan mainiosti). RX:ssä on myös
jälkikorjaus, videoklampit, puskurit, äänidemodulaattori jälkikorjauksineen jne.,
joten pääsi heti vauhtiin.
Taajuusvasteiden mittaaminen ja säätäminen onnistuu 20 - 100 MHz:n perus
oskilloskoopilla ja halvalla 10 - 20 MHz:n funktiogeneraattorilla, joita molempia
on ollut tarjolla kesäleireillä, kirpputoreilla, huuto.net:issä, Vipusen palstalla jne.
Samaten valomonistimia löytyy, pitää vain olla hieman sitkeyttä ja jatkuvuutta
metsästämisessä, niin kaikki tarvittava siunaantuu ennen pitkää. Hyvänä esi-
merkkinä käy tehomittarini: näyttölaite löytyi vaihtokaupalla, itse anturi
LYVI-myymälästä ja välikaapeli Kasinhännästä. Huolto-ohje löytyi sieltä
Internetistä. Tehomittariprojekti kesti noin kaksi vuotta...
Valomonistimella vastaanotettu ja demoduloitu 20 MHz:n FM-moduloitu apu-
kantoaalto ("laser baseband") ennen vahvistusta ja ylössekoitusta:
Spektrikuva "kantataajuisesta" FM-modulaatiosta ennen ylössekoitusta L-bandille
Lähetinpuolen videon "kunnostus" kokeiluissa tapahtui vuoden 1992
Viestikallio-ATV-kokeiluihin tekemälläni vanhalla ohjaimella, joka sisältää
videoklampin, CCIR-esikorostuksen, audioapukantojärjestelmän jne.:
Itse laserdiodin FM-modulointi tapahtuu yksinkertaisella sarjamodulaattorilla
ilman mitään säätösilmukoita, kun noissa halvoissa ei sellaista "optiota"
tuettu. Diodille menevä modulaatio jännitetasossa (1 V/ruutu, DC + modulaatio):
Oskilloskooppikuva puolijohdelaserin bias-jännitteestä modulaatioineen
Kuva kulkee ja laatu on "hyvää amatööriluokkaa", eli useimmille kelpaavaa.
Yritän tässä kohtaa kovasti unohtaa olleeni joskus yleisradiovideotekniikan
ammattilainen :-)
Videomonitorikuva L-bandilla vastaanotetusta LASER-lähetteestä
Nykyisellä laser-pointteri-/PMT-ilmaisija-järjestelyllä, ilman mitään erillistä
optiikkaa (pelkkä 650nm optinen alipäästösuodatin) uskoisin kuvan kulkevan
samalla kohinattomalla laadulla jonkun luokkaa 1 - 2 km. Kokeileminen on
kovin vaikeata, kun tarvittaisiin "toiseen päähän", joku vähintäänkin yhtä
sekopäinen kolvaaja. Muistuttaa kovasti noita 76 GHz ja ylöspäin -kokeiluja:
parempi vaan rakentaa kaikki rigit tuplasti: toista rigiä tarvitsee a) mittauksiin
ja b) lainaksi kaverille, että saa edes yhden kuson.
Optisesta kommunikoinnista kiinnostuneille löytyy kotisivuiltani lisää
luettavaa täältä:
Suora linkki optista kommunikaatiota käsittelevälle sivulle
Ja jotakin Suomenkielistäkin tekstiä aiheesta löytyy tältä ko. sivun alasivulta:
Lisää näistä tekniikoista Suomeksi
31.08.2008/Michael, OH2AUE
--
"Life is too short for Sudoku"
