Modulering af laser lys, hvordan?

Foto-dioden vil kun detektere "beat" frekvensen mellem udgående og inkomne stråle. Interferometret kunne bygges f.eks. sådan (prøver med lidt ascii-grafik, skal ses med fixed fonts):

--- Spejl | | / Beam-splitter |/ Laser ---------/--------------| Vindue /| / | | o Foto-diode

Bemærk: Jeg ved intet om optik eller interferometre så tag det nu ikke for gode vare men lav lidt forundersøgelser inden du går igang med at implementere ovenstående, da jeg ikke har nogen anelse om det vil virke... :-) Spørg evt. på dk.videnskab...

Med venlig hilsen Preben

Har 2 stk Infrarøde laser dioder liggende, de kunne blive lidt svære at opdage ;)

Mvh Thomas

Sådan en "Beam-splitter" sidder da i en hver CD-afspiller, måske sådan en kunne bruges?! , men jeg spørger lige i dk.videnskab.

Mvh Thomas

Et umiddelbart problem med interferometret er at du vil få en frekvensmoduleret bærebølge, hvor bærebølgen har frekvensen 0... :-) Så man skal nok forskyde den ene stråle på en eller anden måde... Måske burde man bruge en laser med to farver, da man hermed får en "naturlig" FM bærebølge der vil blive nem at dekode efter fotodioden.

Med venlig hilsen Preben

Her er en konstruktion der udnytter det princip:

Med venlig hilsen Preben

jow, sagde jyden...

"Thomas" skrev i en meddelelse news:3f77e096$0$24641$ snipped-for-privacy@dread14.news.tele.dk...

Ja og nej. Når ruden vibrere vil den naturligvis ændre krumning som en linse og da din "lyttepost" ikke kan flytte sig efter den reflekterede stråle vil der være variation af mængden af tilbagekastet lys. Bortset fra denne variation af lysmængden vil signalet også ændre frekvens pga. dobblereffekten der fremkommer ved at glaset skiftevis bevæger sig imod og væk fra dig - lige som lyden af en forbikørende ambulance.

Lad os se på hvad der sker når laserlys rammer et stykke glas; Det lys der udsendes fra en laser har den egenskab at det er i fase, dvs. at alle fotonerne har samme (næsten) frekvens og at alle deres bølger følges ad, man kan mao. forestille sig at de er en ubrudt bølgebevægelse. Når lyset rammer glaset vil noget af lyset gå igennem glasset, noget absorberes og noget vil reflekteres. En del af lyset vil også reflekteres diffust fra ujævnheder og snavs på overfladen af glasset. Du vil altså få to forskellige "output" fra glasset det diffuse lys og det reflekterede. Det reflekterede vil forlade glasset i samme vinkel som du sender det ind med og står du ret meget fra en normalretning på glasset vil du ikke kunne opfange noget af det signal.

Det må altså være den diffuse reflektion du skal "lytte" på. Ved at lytte direkte på det lys der kastes tilbage skal du for et kunne afkode et signal fra det sammelligne med det sendte signal. Det er svjv. dog ikke så nemt at lave da det er ret høje frekvenser der er tale om...

En anden metode er at pulse laseren med en lavere frekvens, det giver dig et firkant signal tilbage med en puls-vidde-modulation af det reflekterede lys, som jeg vil tro er en del nemmere at afkode.

Mvh //zigge

Ihh Tak det var lige sådan en forklaring jeg havde ventet på.

Forstår udmærket godt dit princip men kraver det ikke en uhyrlig præcision i output pulser og samtidig er forskellen i input pulser jo næsten lig 0...?!

jeg overvejre lidt en løsning med en beam-splitter, der benytter interferens princippet:

--- Spejl | | / Beam-splitter |/ Laser ---------/--------------| Vindue /| / | | o Foto-diode

skitse lånt af Preben (endnu engang) Nogen der ved om det er muligt selv at fremstille sådan en beam-splitter helt fra bunden??

Eller simpelthen bare måle på variationen i lysstyrken!

Mvh Thomas

"Thomas" skrev i en meddelelse news:3f7b0b7a$0$32443$ snipped-for-privacy@dread16.news.tele.dk...

Egentligt ikke, hvis du sender med en fast frekvens på f.eks. 30kHz er det overkommelig elektronik der skal til for at afkode signalet. Men nu er jeg jo ikke ret sej til elektronik, så det kan være at jeg tager fejl :-) Hvis du sigter dit output signal fra dit input, burde du få et rent lydsignal. Min ide er at du sådan set skal sample positionen på vinduesglasset ved at trække kurverne for in og output fra hinanden, resultatet er en værdi for glassets position som du så kan glatte ud og sende ind i en højtaler.

interferens

Beamsplitteren skal konstrueres til brug for den bølgelængde lys du vil splitte, hvis du vil lave en med IR-lys er materialet ZinkSelenid et ret kostbart materiale... Når du har en plade ZnSe skal den så belægges med et antal lag af dielektrika, dvs. pådampes tynde lag af metalfilm... Ikke noget man laver på køkkenbordet. En beamsplitter af et noget simplere design kan bruges til lys i det synlige område, her kan alm. glas bruges til nød... Men det ligger nok lidt ud over gruppens fundsats at komme med de store optik-forklaringer her. Det skulle være muligt at finde en del litteratur om emnet enten på biblioteket eller på nettet. Jeg er dog ikke sikker på at det er nødvendigt med en beamsplitter, hvis du bruger en solidstate laser (diode) så kan du jo bruge det signal du sender ind i dioden som refarence (det gælder naturligvis ikke hvis du vil måle interfrerens)

Prøv at regne lidt på lysintensiteterne, du har spredning af både lyset fra din lyskilde og det reflekterede lys.

Mvh //zigge Mvh //zigge

Hej Zigge, dette vil ikke give noget, tværtimod. At du tænder og slukker laseren kan du lige så godt opnå ved at tænde og slukke modtager-dioden, så her mister du bare signal.

Med venlig hilsen Preben

Alt er jo muligt, men jeg tror at det er smartere/nemmere/billigere(totalt set) bare at købe en (snak med din lokale fysik-lærer) eller låne en hos den selvsamme lokale fysik-lærer. Her vil du sikkert også kunne låne laseren.

Det er også en mulighed, det kommer alt sammen an på hvor nøjagtigt/støjfrit du vil lave målingen.

Husk nu på det jeg har sagt før: Den simple opstilling med interferometeret giver en FM-moduleret bærebølge, hvor bærebølgen har frekvensen 0 Hz! I stedet bør du "modulere" strålen. Måske vha. en piezo-højtaler på spejlet der udfører en savtak-svingning. Du må selv lige regne ud hvad tiderne skal være for at begge de lineære dele af svingningen kommer til at modulere strålen højere end 10-20 kHz og lavere end 20-30 Hz (det hørlige område).

Med venlig hilsen Preben

dig et

lys,

Det jeg mente var at bruge laseren ligesom en pulsradar.

Mvh //zigge

Ved at regne lidt på forskellen i puls-vidden, lad os sige ruden bevæger

max forskel = (1e-3mm) / (3e8 m/s) = ca. 3e-12 s = 3 ps

En forskel i pulsvidden på 3 picosekunder, er det noget der er helt let at detektere, (det skal lige siges at jeg kun har almindelig hobby elektronik til rådighed)??

Mvh Thomas

Jeg forstår ik helt hvorfor det er så nødvendigt med en bærebølge??

Ved at lave en simpel skitse af situationen, syns jeg bare man kommer frem til at outputtet fra fotodioden får den dobbelte frekvens af rudens frekvens, så handler det ik bare om at finde en snedig måde at halvere en sinus frekvens på??

Men hvordan halvere man en sinus frekvens simpelt??

Mvh Thomas

PS. hvis jeg får tid prøver jeg lige at opstille en beam-splitter vha. et almindeligt stykke glas.

Det er nu ikke helt rigtigt. Hvis vi betegner rudens "displacement" som funktion af tiden med dx(t) og bølgelængden af laserlyset med lambda, får vi at fotodioden måler en amplitude som funktion af tiden på :

A(t) = sin( 2*pi*(dx(t) + b ) / lambda )

Her har jeg også indført en bias b.

Så hvis ruden svinger med frekvensen f, får du altså

A(t) = sin( 2*pi*(d*sin(2*pi*f*t) + b ) / lambda )

hvor d er det maksimale udving af ruden. Dvs. du opfanger en "sinus af en sinus". Da det ikke er nemt med det simple interferometer at bestemme om ruden går ind eller ud, bliver det ikke en køn lyd du får ud af dette... :-)

Hvis du i stedet får det faste spejl til at bevæge sig med en konstant hastighed (ses i parametren f), vil du få:

A(t) = sin( 2*pi*(d*sin(2*pi*f*t) + b + f*t) / lambda )

Dvs. en FM-moduleret sinus, der skulle være rimelig simpel at få noget ud af... I praksis kan man jo ikke have et spejl til at køre uendeligt langt væk, derfor min idé med piezoen...

Hmmm, det blev lidt længere en beregnet, håber du kunne følge med... :-)

Med venlig hilsen Preben

nåh da da....! det er jo lidt mere kompliceret end ved første øjekast.

jeg er desværre ik så skræb til matematik (men tror blindt på hvad du skriver =) ). Jeg har prøvet at taste følgende ind på min grafregner:

A(t)=sin(2*pi*(1e-3m*sin(2*pi*1000hz*t) + 0)/680e-8m)

Og det giver ikke noget der ligner en pæn sinus kurve (skulle det ikke gerne give det??)!!

Mvh Thomas

Syns heller ik det ligner en sinus kurver der igen svinger med en anden sinus kurve (hvis du forstår), det ligner ikke en gang noget der periodisk gentager sig selv (og det skulle det vel?)

Mvh Thomas

Faktisk er det ikke så slemt endda, men det ser måske lidt voldsomt ud med den ligning... :-)

Nej, det er jo præcis det det ikke gør. Det kommer sandsynligvis til at lyde meget underligt, og meget værre end AM-modulation. Hvis du derimod sætter den konstante bevægelse af spejlet ovenpå, vil du se en flot sinuskurve der bliver FM-moduleret af rudens bevægelse. Denne FM-modulation vil du så kunne "dekode" på en ud af mange måder.

Med venlig hilsen Preben

I øvrigt er det foto-dioden måler altid positivt, sorry for den fejl... Kan fikses ved at sætte amplituden i anden (svarende til måling af power) eller ved at tage absolut værdi.

MVH PMB