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Übertragung mit Lasern - "Optischer Richtfunk"

Für kürzere Entfernungen werden heutzutage Daten oft mit Hilfe von Laserstrahlen übertragen. Man bezeichnet das als "optischen Richtfunk".

Meist werden bei der optischen Datenübertragung die Informationen nicht durch den freien Raum gesendet, sondern das Licht in Glasfasern eingekoppelt. Auf diese Art können Daten über sehr große Entfernungen übertragen werden, wie das z.B. bei den großen Backbones der Fall ist, die durch ganze Ozeane geführt werden.

Immer häufiger werden Daten aber auch schon optisch durch den freien Raum gesendet. Dabei wird die Information auf einen Laserstrahl aufmoduliert, der durch die Luft z.B. zwischen den Dächern von zwei Gebäuden hin- und hergeschickt wird. Man bezeichnet das als "Optischen Richtfunk" oder "Optische Freiraum-Übertragung", die verwendeten Laser besitzen meist Wellenlängen im nahen Infrarotbereich (ab etwa 800nm), man könnte aber grundsätzlich auch sichtbare Laser verwenden, wie wir das im Schülerlabor machen.

Datenübertragung mittels Laser

Die zu übertragende Information wird dabei auf die Intensität des Lasers aufmoduliert. Im Grunde wird also nur die Helligkeit des Lasers dabei verändert. Eine Photodiode, die sehr empfindlich auf kleinste Helligkeitsänderungen anspricht, die mit dem Auge gar nicht mehr wahrnehmbar sind, fängt das Signal auf, verstärkt es und leitet es als Spannungssignal weiter. Im Schülerlabor übertragen wir Musik aus einem mp3-Player, daher leitet die Photodiode das Signal direkt an ein Lautsprecherpaar weiter und die Musik wird wieder hörbar gemacht.

Vorteil des optischen Richtfunks ist, dass er schwer abhörbar ist: Jemand müsste das Signal öffentlich sichtbar direkt am Laser abgreifen, da der Strahl geometrisch eng begrenzt ist, im Gegensatz zu WLAN oder anderem Funk. Zudem ist die Verbindung sehr schnell und es können hohe Datenraten übertragen werden. Dies wird beispielsweise in der Formel 1 bei der Kommunikation mit der Boxengasse verwendet, aber auch für die Datenverbindung zwischen Gebäuden, bei der hohe Datensicherheit gefragt ist. Außerdem sind die Systeme sehr klein und können überall schnell aufgebaut werden. Nachteil ist, dass man nicht so hohe Strecken überwinden kann, das Verfahren eignet sich daher nur für Entfernungen bis zu einigen Kilometern.

Links im Bild zu sehen ist unser System im Schülerlabor. Wir verwenden einen Festkörperlaser und können damit Daten (bei uns: Musik) sowohl mit einem infraroten als auch mit einem grünen Laserstrahl übertragen. Über ein Steuergerät kann die Musik auf den Strahl aufmoduliert werden, eine Photodiode empfängt das Signal und leitet es an die Lautsprecher.