构建激光通信系统

谁不爱激光？让我们用激光制作墙壁上的一点点：让我们建立不到10美元的通信系统。

安全第一：即使在开始这个项目之前，我也想提到始终小心激光：即使是弱激光也会在几秒钟内对人眼造成永久性伤害。更强大的激光可能会立即引起失明。从不在任何人的脸上发光激光，包括在内的动物。如果使用强大的激光，我强烈建议制作激光实验室，并使用激光护目镜进行激光频率。通过那个涵盖，让我们继续前进到这里：一个使用激光器的乐趣，安全的项目！

通信系统几乎始终突破到两部分，发射器和接收器。激光通信系统没有不同：激光器是发射器和接收器，我们将使用光电电阻。所以这真的是两个电路。对于这个项目，我将保持两个非常基本的。这意味着这个项目可以在一个晚上完成，它廉价。所以让我们从零件列表开始。

需要零件

一个频道所需的组件

• 激光二极管
• GM5539光敏电阻
• 2LF347运放
• 1晶体管
• 12.电阻
• 3.电容器
• 2 9伏电池

还有实验室设备

• 万用表
• 函数发生器（可选的）
• 示波器（可选的）

对于高品质的激光器，托尔实验室有一些不错的选择，但我看到的最便宜的是12美元。逮老鼠有一个好看的可见光谱激光11.45美元。或者用于家庭项目的廉价激光器亚马逊或易趣是一个不错的选择，每台激光低于1美元。GM55XX系列光敏电阻的上升时间为20ms，下降时间为30ms。如果您购买GL55XX系列光敏电阻，预计较差的频率响应，使他们不适合任何音频以上的东西，并明显的信号损失的高频音频。漫长的上升和下降时间使GM55XX系列成为任何方波应用的糟糕选择。对于高频接收器，我建议使用光电二极管。

规格

对于我的设计，我想从我的平板电脑发送音频到一组电脑扬声器。这意味着我的输入是最大2V_PP.从10Hz到22KHz。我希望我的输出也为2Vpp从10Hz到22KHz，但在更高的频率将遭受损失。音质应该比AM收音机好。发射器和接收器应各自使用9V电池供电。

变送器设计

因为我在发送一个连续的模拟信号，我需要我的激光偏置，这样激光就会一直开着。如果你正在发送一个数字信号，我仍然建议这样做，因为一些激光器不喜欢在高频率脉冲。我将把激光偏置到4。5伏_DC.并将其从4V调制到5V。首先测量5V的激光器的当前凹陷，对于我的激光为39mA。这不仅仅是许多OP-AMP可以提供的，所以我将用晶体管设置为电压跟随器的激光器。要驱动电压跟随器，我将使用OP-AMP将输入信号与4.5V混合并衰减2V的信号_PP.到1V._PP.。

要测试发射器，我将My功能发生器用作输入，并使用示波器测量输出端的电压。如果您没有示波器，请使用万用表测量激光器两端的电压，只需改变-0.5V至0.5V的输入。一旦激光正确调节，就是时候设置并对齐激光。

结盟

这是我如何调整我的激光桌面设置。不管你怎么做，你需要对齐激光和光敏电阻，这样你就可以得到精确的测量你的光敏电阻与激光入射它。

我开始钻一个洞，与我的激光在一块木头中相同的尺寸。然后我修复了木材块中的激光（矿山刚刚通过压力保持但可以使用胶水）。然后用我的激光块胶合到长件1.7cm x 3.5cm的木头上。我在激光下供电并放置在另一侧的第二个木块，标有木材块的位置，以及在木材块上的激光小点的位置，给我40.4厘米的分离。然后，我为光致抗蚀剂钻了一个孔并粘合它，小心地保持光致抗蚀剂的腿分开。

粘在你标记它的第二个木头块。转回激光器，您应该在光致电灯镜上有激光点。这对于大型设置并不实用，但仅用于在桌面上设置它运行良好。

这是我的设置。我加了一些纸护罩，因为激光点太亮了。在右边你可以看到激光的引线，在左边你可以看到光敏电阻的引线穿过纸张。

接收器设计

要开始，我们将想到测量光致抗蚀剂的电阻。我开始读取一些任意位置的值。

然后，我在对齐设置中设置激光器和我的光刻电阻。然后我拍了更多的测量。因为这些将随着距离，激光光圈，激光波长，激光功率和其他条件而变化，我强烈建议产生自己的结果。

画出这些值有助于看出它不是完美的线性，但在这个小范围内相当接近。

要设计接收器，我将使用光致抗蚀剂进行分压器。然后，我将其连接到反相放大器的输入。然后将反相放大器输出传递到高通RC滤波器，截止为10 Hz，这将移除DC分量对系统的音频质量没有任何重大影响。要为我的分压器选择第二个电阻，我看着我的光电镜头测量，并选择最接近4.5V测量的值。这给了我680欧姆R7的值，然后我可以使用它来解决它可能是我的最大和最小电压。这给了我一个电压，电压为3.84V至4.37V，挥杆为0.82V。对于增益阶段，我需要增长2.4来重新获得原始的2V输入。由于光致电的较差和下降时间，我给了自己一些额外的增益，并建立了一个增长3.6的舞台，然后开始测试并快速决定进一步到5.4，增长比预期更高。

可变增益的任何设计都可以用作接收器：您可以使用晶体管增益级OP-AMP或其他一些检测方法。

现在要测试系统。我使用了我的功能发生器，以提供一个正弦波作为输入，然后测量接收器的输出。正如预期的强频依赖性所在，大约20Hz和550Hz的3DB角。

现在我们已经测量了系统的性能，一个真正的测试的声音质量是在秩序。我把我的平板电脑连接到输入端，输出端连接到一组电脑扬声器。

从迪士尼的泰兰玩“人的儿子”，然后打破激光梁，以表明它正在用。音质并不完美，您可以听到更高频率的损失。至于规格，通频不接近22kHz，但输出具有合理的音质，类似于AM收音机。您将无法使用此系统托管任何派对，但您可以轻松地对系统进行私人谈话。

这就是你如何以不到10美元的价格建立一个非常基本的激光通信系统的方法。如果你想要双向通信，建立一个系统的第二个副本，这样每一方都有一个接收器和发射器。如果你构建一个在每个方向上有多个通道的系统，你可能想要使用线性偏振器来防止“串扰”，并允许你在一个小空间里封装更多的接收器。

自己试试这个项目吧!得到bom。