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Wie werden Daten zu Licht?

Wir möchten nun als Datensatz zum Beispiel ein Musiksignal aus einem mp3-Player übertragen. Grob skizziert werden wir das folgendermaßen machen (S. Abb. 1):

 

 

Skizze optische Übertragungn

Abb. 1: Prinzip der Datenübertragung durch Intensitätsmodulation einer Leuchtdiode als Sender

 

Signalquelle und Sender:

Wir speisen das Musiksignal des mp3-Players über dessen Kopfhörer-Buchse in einen Sender ein. Dieses "Musiksignal" besteht im Wesentlichen aus einer sich ändernden Spannung. Diese Spannung moduliert nun eine Leuchtdiode (LED), das bedeutet: Je größer die Spannung, umso heller leuchtet die LED, je niedriger die Spannung, umso schwächer leuchtet sie - man nennt das auch eine "Intensitätsmodulation". Je nach Lied, das man gerade abspielt, hat man also einen bestimmten Spannungsverlauf, das Licht der LED folgt diesem Verlauf mit entsprechender Helligkeit. Diese Helligkeitsänderungen können so schnell vor sich gehen, dass man die Schwankungen mit bloßem Auge nicht wahrnimmt, oft ist es aber auch erkennbar.

 

Signalempfänger und Signalausgabe am Lautsprecher:

Das Licht der LED muss nun auf der Empfängerseite wieder aufgefangen werden. Wir verwenden dazu eine sog. Photodiode oder einen Phototransistor. Diese elektronischen Bauteile detektieren Licht und wandeln die empfangene Helligkeit wieder in ein Spannungssignal um (sie machen also den umgekehrten Prozess wie die Photodiode). Auch hier gilt wieder: Je heller/intensiver das ankommende Licht, umso größer ist die Spannung, je schwächer das Licht, umso kleiner ist sie.

Nun muss das Musiksignal, das noch als reine Spannung vorliegt, aber noch hörbar gemacht werden. Gewöhnliche Lautsprecher machen nichts anderes als ein Spannungssignal aufzunehmen und je nach Spannung ihre schwingende Lautsprechermembran zu bewegen. Allerdings reicht dazu die relativ schwachen Signale, die aus dem Phototransistor-Empfänger kommen nicht aus. Deshalb schalten wir noch einen Audio-Verstärker zwischen Empfänger und Lautsprecher - und schon hören wir die Musik.

In einem Teilversuch verwenden wir als Lichtquelle auch einen Laser. Dies hat den Vorteil, dass wir das Signal über weitere Strecken übertragen können, da der Laser sehr intensiv ist und nur in eine Richtung abstrahlt.