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Forum: HF, Funk und Felder Laserdiode On-Off-Keying


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Autor: toastbrot (Gast)
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Hallo,
Ich beschäftige mich aktuell mit optischer Freiraumübertragung. Nun bin 
ich am Punkt der Dimensionierung und Realisierung der Bauteile und 
Hardware. Der Übertragungspfad soll über ein VCSEL ablaufen und dann von 
einer PIN-Diode am Empfangspfad wieder gewandelt.

Der VCSEL soll mit einem Treiberbaustein betrieben werden. Das Signal 
soll über OOK-NRZ "ablaufen". Mein Problem an dem ich aktuell stehe ist, 
dass ich nicht ganz verstehe bzw. herausfinden kann wie man den 
modellierten (OOK-NRZ) Strom für den Laser generiert. Gibt es dafür 
fertige LD-Treiber-ICs oder generiert man den Strom mit dem Treiber und 
überlagert dann das Signal irgendwie mit der Trägerfrequenz?

Des Weiteren käme als nächster Schritt der Teil, nach der PIN-Diode und 
Verstärker, mit der Takt-/Datenrückgewinnung und Decodierung. Also unter 
anderem auch die Filterung der Trägerfrequenz.

Um die Frage vielleicht noch einmal abstrakter zu formulieren: Wie 
realisiere ich das OOK-NRZ für Sendepfad und reverse für Empfangspfad?

Vielen Dank für die Hilfe!!

Autor: Joggel E. (jetztnicht)
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Ja, es gibt Lasertreiber mit Logikeingang. zB ADN2847
Gefunden nach 2 Sekunden auf der Suchmaschine der Wahl.

Und wo liegt nun das Problem ?

: Bearbeitet durch User
Autor: toastbrot (Gast)
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Wie funktionieren die/der Baustein/e? Habe das Datenblatt jetzt nur 
überflogen.. Wie genau wird die Trägerfrequenz festgelegt und welche 
Frequenz nimmt man am Besten? Und dann bleibt auch noch die Frage mit 
der Taktrückgewinnung.

Und danke für die Antwort

Autor: Wolfgang (Gast)
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toastbrot schrieb:
> Das Signal soll über OOK-NRZ "ablaufen".

OOK hört sich so nach On-Off an. Das wird normalerweise bei Laserdioden 
vermieden. Bei der Modulation senkt man den Strom nur so weit, dass die 
LD unter der Laserschwelle arbeitet.

Autor: toastbrot (Gast)
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Aber genau das wird bei Freiraumübertragung angewendet. Deshalb auch 
meine Frage. Also man könnte auch PAM anwenden oder anderes aber das 
meist verbreiteste ist On-off-keying

Autor: Sven B. (scummos)
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Wolfgang schrieb:
> toastbrot schrieb:
>> Das Signal soll über OOK-NRZ "ablaufen".
>
> OOK hört sich so nach On-Off an. Das wird normalerweise bei Laserdioden
> vermieden. Bei der Modulation senkt man den Strom nur so weit, dass die
> LD unter der Laserschwelle arbeitet.

Hm, meinst du nicht eher, nicht unter der Laserschwelle? Ich dachte, 
das Unterschreiten der Laserschwelle ist genau das was man dadurch 
vermeiden will, dass man nicht ganz abschaltet. Das fand ich plausibel, 
weil ich mir a) vorstellen kann dass es langsam wird und weil sich b) 
Strahlprofil und Wellenlänge dabei verändern ...

Autor: Joggel E. (jetztnicht)
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> Wie genau wird die Trägerfrequenz festgelegt und welche Frequenz nimmt man am 
Besten? Und dann bleibt auch noch die Frage mit der Taktrückgewinnung.

Traegerfrequenz ? Naja. Ist doch eigentlich egal. Wie kannst du die 
erzeugen ? Wo kommen die Daten her ? Am besten nimmst einen Codierer, 
der das lowlevel Handling macht. zB einen Ethernet chip. Da kannst du 
die Daten reinschieben, und der macht dann das rausschieben, mit einem 
Protokol. Der hat einen clock vorgeschlagen, und den nimmst du. Fuer 
beide seiten der Kommunikation nimmst du dasselbe. - passt.

Fuer nicht ganz uebertriebene Uebertragungsraten wuerde ich zB einen 
COM20022, oder COM20020, verwenden. Die koennen 2.5MBit, mit allen 
noetigen Protokollen.
Weil irgendwas muss man ja mit den Daten machen. Die muessen irgendwo 
her kommen, und irgendwo hin gehen. Und dann moechte man auch noch etwas 
debuggen koennen.

: Bearbeitet durch User
Autor: Wolfgang (Gast)
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Sven B. schrieb:
> Hm, meinst du nicht eher, nicht unter der Laserschwelle?

Ich meine schon (für digitale Modulation):
Off - unter der Laserschwelle
On  - Laserbetrieb

Autor: Heinz (Gast)
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Es gibt Laserdioden, für die ein maximaler Betriebsstrom definiert ist, 
da braucht man sich nicht um den Monitorausgang zu kümmern. Die kann man 
über einen geeigneten Widerstand an eine stabilisierte Spannung hängen 
und mit einem Transistor schalten. Über einen zweiten R kann man den 
Ruhestrom festlegen.
Ist eine rustikale Lösung, die einfach zu realisieren und schnell ist.

Autor: Joggel E. (jetztnicht)
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Eine (schnelle) Laserdiode muss natuerlich auch im Off-zustand ueber der 
Laserschwelle sein. Dh es gibt schon kohaerente Emission. Einfach 
unterhalb der grossen Verstaerkung.

Was moechte man denn fuer ein Hell-Dunkel Verhaeltnis ? 100:1 ? 1000:1 ? 
Ein (schneller) Photoempfaenger mochte auch lieber ein 100:1 Signal wie 
ein 10000:1

Autor: toastbrot (Gast)
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Also die optischen Bauteile sind alle schnell genug um sogar gbit/s zu 
erreichen. Auch mit normalen Lasertreibern bin ich mehr oder weniger 
vertraut.

Ethernet war ein gutes Stichwort. Ich möchte eine Strecke 1-2m optisch 
übertragen, nicht weil es anders nicht gehen würde, sondern eher als 
Projekt und weil ich auch damit in Zukunft arbeiten werden.

Die Datenrate sollten zumindest 100mbit sein. Ich habe auch ein Paper 
gelesen in dem sie ganz gewöhnlich den VCSEL mit einem Treiber den Strom 
(für/von Tx+ Tx-) ansteuern/modulieren. Parallel dazu wird mit einer 
OP-Schaltung eine Frequenz generiert und die Amplitude so gewählt, 
sodass über einem 50ohm Widerstand der Strom entsprechend dem 
modellierten Strom vom Treiber entspricht. Also eine Bias-tee Schaltung.
Die Demodulation erfolgt auch über eine OP-Schaltung, welche ich noch 
nicht ganz verstanden habe..

Leider verstehe ich immer noch nicht ganz, wie man das richtig 
realisiert oder ob es mit irgendwelchen Bausteinen vereinfacht geht. Wie 
schaffe ich es genau das signal für die optische Strecke zu modulieren 
und später dann zu demodulieren.


Ich hoffe ich konnte einwenig mehr Einsicht verschaffen.

Autor: Fitzebutze (Gast)
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Such mal nach "die4drive". Wenn du tüfteln willst, bist du damit schnell 
dabei. Habe damit eine eine Billig-IR-LD bei einigen MHz gut takten 
können, das Teil lässt sich entsprechend einstellen, dass du nicht unter 
die Schwelle kommst.

Autor: Joggel E. (jetztnicht)
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Sorry, 100MBit macht man nicht eben mit einer OP Schaltung. Etwas mehr 
braucht's da schon.

Autor: O.M.G. (Gast)
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toastbrot schrieb:
> Die Datenrate sollten zumindest 100mbit sein.

Dann nimm dir einfach genug Zeit. Das bisschen Daten bekommst du mit 
Signalfeuern und einem LDR übertragen.

Autor: toastbrot (Gast)
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Zitronen F. schrieb:
> Sorry, 100MBit macht man nicht eben mit einer OP Schaltung. Etwas
> mehr
> braucht's da schon.

Was genau brauchts noch? Also wie würdest du denn das ganze realisieren? 
In Büchern und den ganzen Papern schreiben sie immer, dass die 
Laserdiode über OOK—NRZ moduliert werden soll, aber nicht wie das 
realisiert wird. Deshalb auch meine Frage hier im Forum bzgl dem wie.

Ich hoffe, dass mir einer helfen kann

Autor: Joggel E. (jetztnicht)
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Um 100MBit zu machen benoetigt man eine Photodiode die 1ns Risetime 
bringt und die passende Elektronik.
Ein sauberes Layout, keine Streifenleiter und Steckbretter mehr.

Siehe zB phil hobbs zu Photoempfaengern.
https://electrooptical.net/static/oldsite/www/frontends/frontends.pdf
Es geht in die Richtung, einfach noch etwas schneller.

Meine Fotoempfaenger sind viel schneller, haben aber nicht das Problem 
mit wenig Licht.
Der Poster hat in der Kommunikationsanwendung aber das Problem von wenig 
Licht.

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