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WO2000025452A1 - Device and method for optical free space transmission - Google Patents

Device and method for optical free space transmission Download PDF

Info

Publication number
WO2000025452A1
WO2000025452A1 PCT/CH1998/000454 CH9800454W WO0025452A1 WO 2000025452 A1 WO2000025452 A1 WO 2000025452A1 CH 9800454 W CH9800454 W CH 9800454W WO 0025452 A1 WO0025452 A1 WO 0025452A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
module
holder
wavelength
modulation
transmitting
Prior art date
Application number
PCT/CH1998/000454
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Robert O. Renfer
Original Assignee
Renfer Robert O
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renfer Robert O filed Critical Renfer Robert O
Priority to PCT/CH1998/000454 priority Critical patent/WO2000025452A1/en
Priority to EP98967175A priority patent/EP1046248A1/en
Publication of WO2000025452A1 publication Critical patent/WO2000025452A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/112Line-of-sight transmission over an extended range
    • H04B10/1123Bidirectional transmission
    • H04B10/1127Bidirectional transmission using two distinct parallel optical paths

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for wireless free-space optical transmission.
  • the present invention is also intended to provide a device for free-space optical transmission, which also requires only two devices for bidirectional transmission.
  • a device for free-space optical transmission is also to be created, in which only one transmission path has to be adjusted.
  • These new devices should also have a low power consumption, for example 0.5 amperes at 12 V DC and in continuous operation.
  • the free-space optical transmission should take place by means of a light pulse edge modulation, a light pulse phase modulation, a light pulse frequency modulation or further modulation methods derived therefrom.
  • the device according to the invention for the free optical transmission of data, voice, sound or image information comprises at least one transmitter module 2 with a laser diode, transmitter optics 4, preferably a navigation aid and / or a target device 5, one or more circuit boards (n ) and / or one or more hybrid unit (s), one or more adjustment device (s), a connection 6 for the common inlet of current and control pulses, and optionally one or more operating and / or measuring device (s) and / or control signal connections.
  • a longitudinal axis of the receiving module 1 and a longitudinal axis of the transmitting module 2 are arranged parallel to one another and in a plane Ei, the transmitting module 2 is mounted in a holder 7, which is rigidly connected to a base plate 8, and the receiving module 1 is in a holder 9 mounted, which is rigidly connected to a base plate 8.
  • the transmitter module 2 can be moved forwards and backwards with respect to its position in a first holder 7 and the receiver module 1 can be moved forwards and backwards with respect to its position in a second holder 9, part of the second holder in its vertical and horizontal Position to the base plate 8 is movable.
  • the transmitter module 2 is particularly preferably rotatable about its longitudinal axis within its holder 7 and / or the receiver module in its holder 9 and contains the laser diode in the transmitter module 2 and / or the avalanche photodiode in the receiver module 1 in a conically tapered holder.
  • FIG. 1 shows a possible arrangement of the device according to the invention
  • FIG. 2 shows a front view of a preferred embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 3 shows a side view of a preferred embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 4 shows a rear view of a preferred embodiment of the device according to the invention
  • FIGS. 1-4 Some exemplary embodiments of the present invention are described below. Reference is generally made to FIGS. 1-4.
  • a preferred embodiment for the transmission of voice, sound, image and / or data information comprises the following 4 basic elements: a transmitting and receiving unit, comprising the inventive one
  • a power supply unit a headset with cable and plug, and a connecting cable with plug and coupling.
  • the above-mentioned transmission and reception unit comprises the following parts: at least one preferably cylindrical transmission module 2, at least one preferably cylindrical reception module 1, a target device 5 or a navigation aid (not shown), a transmission optics 4, a reception optics 3, a stable housing with a base plate 8, a housing cover, a front plate, a rear plate, a holder 10 with an adjusting device 11 for horizontal adjustment of the above-mentioned transmission
  • an adjusting device 12 for vertical adjustment of the above-mentioned transmitting and receiving unit a transmitting board, a receiving board, an analog / digital and control board, an operating element 13, a connection 6 for the common inlet of current and control pulses, one Signal socket 14 for the input of data signals, a measuring socket 15 for measuring the received signal, and a measuring socket 16 for measuring the transmission signals.
  • one or more hybrid units can also be provided.
  • the above-mentioned power supply unit comprises the following parts: a battery, in particular a Ni / Cd battery, a mains supply 110/230 VAC,
  • Receiver unit as well as for measuring the charging current of the battery.
  • the cylindrical transmitter module 2 comprises a laser diode for the transmission of optical light pulses. It is essential to the invention that the laser diode either has a wavelength in a range between 898 nm and 912 nm, preferably 901 nm - 909 nm, particularly preferably 904 nm - 906 nm, in particular a wavelength of 905 nm, or a wavelength in a range between 260 nm and 274 nm, preferably 263 nm - 271 nm, particularly preferably 266 nm - 268 nm, in particular a wavelength of 267 nm, and is operated in pulsed mode.
  • the laser diode either has a wavelength in a range between 898 nm and 912 nm, preferably 901 nm - 909 nm, particularly preferably 904 nm - 906 nm, in particular a wavelength of 905 nm, or a wavelength in a range between 260
  • a light pulse edge modulation, a light pulse phase modulation, a light pulse frequency modulation or further modulation methods derived therefrom are particularly suitable as the modulation method.
  • the laser diode is preferably mounted in a tapered holder.
  • the tapered holder is preferred because it enables the greatest possible number of adjustments.
  • the transmitter module 2 preferably also comprises a multi-stage amplifier unit and the impedance converters required for this. It is preferred to use extremely low-noise transistors, for example gallium arsenide transistors.
  • the transmitter module 2 also includes sockets for the current and signal supply and for measuring the transmit signals.
  • the cylindrical receiving module 1 comprises a photodiode, in particular an avalanche photodiode, for receiving optical light pulses.
  • Light pulses of the type mentioned above are preferred.
  • the receiving optics 3 are preferably equipped with a light filter which limits the bandwidth of the light frequency spectrum in favor of better utilization of the preferred light frequency of 905 nm or 267 nm and is in particular a bandpass filter.
  • the photodiode is in turn mounted in a tapered holder according to the above information.
  • the laser diode and the avalanche photodiode are preferably adjusted and possibly fixed such that the laser diode is in the focal point of the transmitting optics 4 and the avalanche photodiode is in the focal point of the receiving optics 3.
  • the receiving module 1 preferably also comprises a low-noise, broadband video signal amplifier unit and the control loops required for this to optimally adjust the amplifier intensity of the video signal amplifier unit.
  • the receiving module 1 also includes sockets for the current and signal supply and for measuring the received signals.
  • the target device 5 is connected to the base plate 8, movable in its longitudinal axis and arranged between the receiving optics 3 and the transmitting optics 4.
  • the receiving module 1 and the transmitting module 2 are preferably arranged in a horizontal plane Ei, the target device 5 is arranged above or below the plane Ei and the target device 5 is a telescopic sight of the conventional type.
  • the transmission optics 4 can be a commercially available lens for cameras; for example a lens with a focal length of 135 mm and a light width of 55 mm.
  • the aperture of the objective is preferably opened as far as possible so that as much light as possible can be emitted through the objective lenses.
  • the receiving optics 3 can in turn be a commercially available lens for cameras; for example a lens with a focal length of 135 mm and with a light width of 55 mm of the type described above.
  • the diaphragm of the lens is preferably opened as far as possible so that as much light as possible can be captured through the objective lenses.
  • the stable housing mentioned above can be made from a suitable metal, a suitable alloy or from a plastic reinforced with carbon fibers.
  • the base plate 8 and a housing are advantageously connected to such a carrying device that both the base plate 8 and the housing can be moved in the horizontal and vertical directions, in particular pivoted horizontally and tilted vertically.
  • the transmitter board, the receiver board and the analog / digital and control board each have all the necessary electronic, signal-processing components in the form of passive and active components of the conventional type.
  • the control loops mentioned above can be adjusted in the receiving module 1 using the operating element 13.
  • the device according to the invention is suitable for unidirectional or bidirectional transmission. In simplex, semiduplex or full duplex operation of the two transmitting and receiving units, no immobile solid objects, such as a wall, may interrupt the line of sight.
  • the power consumption when operating the transmitting and receiving units is so low, about 0.5 amperes at 12 V DC and in continuous operation, because a low transmitting power is sufficient to maintain the connection between the two transmitting and receiving units mentioned.
  • the radiation opening angle of the transmission module 2 is usually only about 2 milliradians.
  • the two transmitting and receiving units can be used permanently, temporarily stationary or mobile.
  • the two transmitting and receiving units can also be used, for example, as a connecting link between two glass fiber connections.
  • one or more relay stations can be set up.
  • One or more relay station (s) can also be used to extend the transmission distance.
  • a station stood behind a window, which was covered with condensation.
  • Signals between two stations are transmitted unidirectionally or bidirectionally through the atmosphere with the help of light beams.
  • light beams are used which either have a wavelength in a range between 898 nm and 912 nm, preferably 901 nm - 909 nm, particularly preferably 904 nm - 906 nm, in particular a wavelength of 905 nm, or a wavelength in a range between 260 nm and 274 nm, preferably 263 nm - 271 nm, particularly preferably 266 nm - 268 nm, in particular a wavelength of 267 nm.
  • the signals are encoded by pulse modulation of the light beams.
  • the signals are preferably encoded by a light pulse edge modulation, a light pulse phase modulation, a light pulse frequency modulation or further modulation
  • the invention discloses a free communication device which is characterized by extensive weather independence and thus a large range and high transmission rate with low laser power.
  • Other advantages relate to the high level of security against interference, eavesdropping and sighting.
  • Possible areas of application include civil and military radio relay (mobile and / or stationary), the mobile network and telephony in the general.
  • the device according to the invention and the method according to the invention for open-space laser communication is also useful as an alternative to laying optical fibers, in particular for bridging difficult terrain.

Landscapes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

The inventive device for the free space optical transmission of data, speech, sound and image information comprises a transmitting module (2) with a laser diode, a transmitting optical device (4), and a receiving module (1) having an avalanche photodiode. The inventive device also comprises a navigation assistance unit and/or a sighting device (5), one or more contact wafer(s) and/or one or more hybrid unit(s). In addition, the inventive device is provided with one or more adjusting device(s) and a connection (6) for admitting both current and control pulses. According to the inventive method, modulated light pulses are transmitted at 904 nm or 267 nm. For a bi-directional transmission, the transmitting module (2), the receiving module (1) and a telescopic sight (5) are fastened to a common base plate, and they can, in part, be separately adjusted. The device is very simple to install. It is especially suited for optically communicating over a number of kilometers during bad atmospheric conditions and visibility.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur drahtlosen optischen Übertragung Device and method for wireless optical transmission
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur drahtlosen freiräumlichen optischen Übertragung.The present invention relates to an apparatus and a method for wireless free-space optical transmission.
Bei der im Stand der Technik bekannten freiräumlichen optischen Übertragung von Daten-, Sprach-, Ton- und Bildinformationen werden im allgemeinen zwei Sendeeinheiten und zwei Empfangseinheiten eingesetzt. Es werden also insgesamt 4 Geräte benötigt. Diese Art der Übertragung ist sehr umständlich, weil sowohl für die Hinübertragung als auch für die Rückübertragung paarweise eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit benötigt werden. Somit müssen unabhängig voneinander zwei Ubertragungsstrecken justiert werden.In the free-space optical transmission of data, voice, sound and image information known in the prior art, two transmitter units and two receiver units are generally used. So a total of 4 devices are required. This type of transmission is very cumbersome because a transmitting unit and a receiving unit are required in pairs for both the forward transmission and the back transmission. Thus, two transmission links must be adjusted independently of one another.
Die bekannten Geräte funktionieren erfahrungsgemäss nur bei guten bis sehr guten Witterungs- und Sichtverhältnissen. Sobald leichter Nebel oder starker Regen auftritt, wird die genannte Übertragung negativ beeinträchtigt oder verun- möglicht. Mit den bekannten Geräten sind Übertragungen über Distanzen von etwa 1 km möglich. Mit den bekannten Geräten sind bei den besten Witterungsund Sichtverhältnissen Übertragungen über Distanzen von mehr als 2,5 km nicht möglich. Diese Geräte weisen im allgemeinen einen grossen Stromverbrauch von mehreren Ampere / Stunde auf. Zudem werden in den bekannten Geräten ungeeignete Modulationsverfahren verwendet, beispielsweise solche Modulationsverfahren, wie sie in "Lasertechnik", 2. Auflage, 1984, Hüthig Verlag Heidelberg, Seiten 429 bis 441, und in "Laser" 4. Auflage, 1979, Vogel-Verlag Würzburg, Seiten 91 bis 99 beschrieben sind.Experience has shown that the known devices only work in good to very good weather and visibility conditions. As soon as light fog or heavy rain appears, the transmission mentioned is negatively affected or impossible. With the known devices, transmissions over distances of approximately 1 km are possible. With the known devices, transmissions over distances of more than 2.5 km are not possible in the best weather and visibility conditions. These devices generally have a large power consumption of several amperes / hour. In addition, unsuitable modulation methods are used in the known devices, for example those modulation methods as described in "Laser Technology", 2nd edition, 1984, Hüthig Verlag Heidelberg, pages 429 to 441, and in "Laser" 4th edition, 1979, Vogel-Verlag Würzburg, pages 91 to 99 are described.
Zur Verbesserung der Übertragung bei schlechtem Wetter wurden bisher ungenügende oder extrem aufwendige Massnahmen ergriffen. Beispielsweise ist es aus der DE 1 268 528 bekannt, zur optischen Informationsübertragung eine Wellenlänge mit minimaler Absorption bei atmosphärischer Feuchtigkeit zu wählen und darüberhinaus die Atmosphäre mit einem hochenergetischen Laserstrahl zu reinigen. Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur frei- räumlichen optischen Übertragung zu Verfügung zu stellen, mit welcher die oben genannten Nachteile überwunden werden können.So far, insufficient or extremely complex measures have been taken to improve the transmission in bad weather. For example, it is known from DE 1 268 528 to choose a wavelength with minimal absorption at atmospheric moisture for optical information transmission and, moreover, to clean the atmosphere with a high-energy laser beam. The aim of the present invention is to provide an improved device for free-space optical transmission, with which the disadvantages mentioned above can be overcome.
Es ist ein wichtiges Ziel der vor hegenden Erfindung, Übertragungen auch bei schlechten Witter ings- und Sichtverhältnissen zu ermöglichen. Insbesondere sollen Übertragungen auch bei schlechtem Wetter über Distanzen von mehr als 2,5 km ermöglicht werden.It is an important goal of the present invention to enable transmissions even in bad weather conditions and visibility. In particular, transmissions should be made possible even in bad weather over distances of more than 2.5 km.
Durch die vorHegende Erfindung soll ferner eine Vorrichtung zur freiräumlichen optischen Übertragung zu Verfügung gestellt werden, welche auch für eine bidirektionale Übertragung nur 2 Geräte benötigt.The present invention is also intended to provide a device for free-space optical transmission, which also requires only two devices for bidirectional transmission.
Es soll auch eine Vorrichtung zur freiräumlichen optischen Übertragung geschaffen werden, bei der nur eine Übertragungsstrecke justiert werden muss.A device for free-space optical transmission is also to be created, in which only one transmission path has to be adjusted.
Es ist ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung, durch einen triaxialen Aufbau der Sende- und Empfangseinheiten eine schnelle, gegenseitige Ausrichtung zu ermöglichen.It is a further purpose of the present invention to enable quick mutual alignment by means of a triaxial structure of the transmitting and receiving units.
Diese neuen Vorrichtungen sollen auch einen geringen Stromverbrauch aufweisen, beispielsweise 0,5 Ampere bei 12 V Gleichspannung und bei Dauerbetrieb.These new devices should also have a low power consumption, for example 0.5 amperes at 12 V DC and in continuous operation.
Die freiräumlich optische Übertragung soll mittels einer Lichtimpuls-Flankenmodulation, einer Lichtimpuls-Phasenmodulation, einer Lichtimpuls-Frequenzmodulation oder daraus abgeleiteten weiteren Modulationsverfahren erfolgen.The free-space optical transmission should take place by means of a light pulse edge modulation, a light pulse phase modulation, a light pulse frequency modulation or further modulation methods derived therefrom.
Völlig überraschend wurde nun gefunden, dass die obigen Ziele mit der erfin- dungsgemässen Vorrichtung gemäss dem unabhängigen Anspruch 1 und dem er- findungsgemässen Verfahren gemäss dem unabhängigen Anspruch 11 erreicht werden können.It has now been found, completely surprisingly, that the above objectives can be achieved with the device according to the invention according to independent claim 1 and the method according to the invention according to independent claim 11.
Der Kern der Erfindung besteht nämlich darin, eine Vorrichtung zur freiräumlichen optischen Informationsübertragung zu schaffen, welche einen gepulsten Laser oder eine gepulste Laserdiode mit einer Wellenlänge in einem Übertragungs- fenster bei 905 nm oder 267 nm aufweist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemässe Vorrichtung zur freiräumhchen optischen Übertragung von Daten-, Sprach-, Tonoder Bildinformationen wenigstens ein Sendemodul 2 mit einer Laserdiode, eine Sendeoptik 4, vorzugsweise eine Navigationshilfe und/oder eine Zielvorrichtung 5, eine oder mehrere Schaltplatine(n) und/oder eine oder mehrere Hybrideinheit(en), eine oder mehrere Justier vor richtung(en), einen Anschluss 6 für den gemeinsamen Einlass von Strom und Steuerimpulsen, sowie gegebenenfalls eine oder mehrere Bedienungs- und/oder Messvorrichtung(en) und/oder Steuersignalanschlüsse. Mit Vorteil sind eine Längsachse des Empfangsmoduls 1 und eine Längsachse des Sendemoduls 2 parallel zueinander und in einer Ebene Ei angeordnet sind, ist das Sendemodul 2 in einer Halterung 7 montiert, welche starr mit einer Grundplatte 8 verbunden ist und ist das Empfangsmodul 1 in einer Halterung 9 montiert, welche starr mit einer Grundplatte 8 verbunden ist.The essence of the invention is namely to create a device for free-space optical information transmission, which has a pulsed laser or a pulsed laser diode with a wavelength in a transmission window at 905 nm or 267 nm. In a particularly preferred embodiment, the device according to the invention for the free optical transmission of data, voice, sound or image information comprises at least one transmitter module 2 with a laser diode, transmitter optics 4, preferably a navigation aid and / or a target device 5, one or more circuit boards (n ) and / or one or more hybrid unit (s), one or more adjustment device (s), a connection 6 for the common inlet of current and control pulses, and optionally one or more operating and / or measuring device (s) and / or control signal connections. Advantageously, a longitudinal axis of the receiving module 1 and a longitudinal axis of the transmitting module 2 are arranged parallel to one another and in a plane Ei, the transmitting module 2 is mounted in a holder 7, which is rigidly connected to a base plate 8, and the receiving module 1 is in a holder 9 mounted, which is rigidly connected to a base plate 8.
Vorzugsweise ist das Sendemodul 2 bezüglich seiner Position in einer ersten Halterung 7 nach vorne und nach hinten bewegbar und ist das Empfangsmodul 1 bezüglich seiner Position in einer zweiten Halterung 9 nach vorne und nach hinten bewegbar, wobei ein Teil der zweiten Halterung in ihrer vertikalen und horizontalen Position zur Grundplatte 8 beweglich ist. Besonders bevorzugt ist das Sendemodul 2 innerhalb seiner Halterung 7 und/oder das Empfangsmodul in seiner Halterung 9 drehbar um die Längsachse und ist im Sendemodul 2 die Laserdiode und/oder im Empfangsmodul 1 die Avalanchephotodiode in einer konisch zugespitzten Halterung enthalten.Preferably, the transmitter module 2 can be moved forwards and backwards with respect to its position in a first holder 7 and the receiver module 1 can be moved forwards and backwards with respect to its position in a second holder 9, part of the second holder in its vertical and horizontal Position to the base plate 8 is movable. The transmitter module 2 is particularly preferably rotatable about its longitudinal axis within its holder 7 and / or the receiver module in its holder 9 and contains the laser diode in the transmitter module 2 and / or the avalanche photodiode in the receiver module 1 in a conically tapered holder.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert und ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Figuren.Further advantageous embodiments of the device according to the invention are defined in the dependent claims and result from the following description with reference to the figures.
Es zeigenShow it
Figur 1 eine mögliche Anordnung der erfindungsgemässen Vorrichtung,FIG. 1 shows a possible arrangement of the device according to the invention,
Figur 2 eine Frontansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, Figur 3 eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung,FIG. 2 shows a front view of a preferred embodiment of the device according to the invention, FIG. 3 shows a side view of a preferred embodiment of the device according to the invention,
Figur 4 eine Heckansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung,FIG. 4 shows a rear view of a preferred embodiment of the device according to the invention,
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dabei wird generell auf die Figuren 1 - 4 Bezug genommen.Some exemplary embodiments of the present invention are described below. Reference is generally made to FIGS. 1-4.
Eine bevorzugte Ausführungsform zur Übertragung von Sprach-, Ton-, Bild und/oder Dateninformationen imfasst folgende 4 Grundelemente: eine Sende- und Empfangseinheit, umfassend die erfindungsgemässeA preferred embodiment for the transmission of voice, sound, image and / or data information comprises the following 4 basic elements: a transmitting and receiving unit, comprising the inventive one
Vorrichtung, eine Stromversorgungseinheit, eine Sprechgarnitur mit Kabel und Stecker, sowie ein Verbindungskabel mit Stecker und Kupplung.Device, a power supply unit, a headset with cable and plug, and a connecting cable with plug and coupling.
Die oben genannte Sende- und Empfangseinheit umfasst folgende Teile: wenigstens ein vorzugsweise zylindrisches Sendemodul 2, wenigstens ein vorzugsweise zylindrisches Empfangsmodul 1, eine Zielvorrichtung 5 oder eine nicht dargestellte Navigationshilfe, eine Sendeoptik 4, eine Empfangsoptik 3, ein stabiles Gehäuse mit einer Grundplatte 8, einem Gehäusedeckel, einer Frontplatte, einer Heckplatte, einer Halterung 10 mit einer Justiervorrichtung 11 zur horizontalen Einstellung der oben genannten Sende- The above-mentioned transmission and reception unit comprises the following parts: at least one preferably cylindrical transmission module 2, at least one preferably cylindrical reception module 1, a target device 5 or a navigation aid (not shown), a transmission optics 4, a reception optics 3, a stable housing with a base plate 8, a housing cover, a front plate, a rear plate, a holder 10 with an adjusting device 11 for horizontal adjustment of the above-mentioned transmission
und Empfangseinheit, sowie mit einer Justiervorrichtung 12 zur vertikalen Einstellung der oben genannten Sende- und Empfangseinheit, eine Sendeplatine, eine Empfangsplatine, eine Analog/Digital- und Steuerplatine, ein Bedienungselement 13, einen Anschluss 6 für den gemeinsamen Einlass von Strom und Steuerimpulsen, eine Signalbuchse 14 zum Einlass von Datensignalen, eine Messbuchse 15 zum Messen des Empfangssignales, sowie eine Messbuchse 16 zum Messen der Sendesignale.and receiving unit, as well as with an adjusting device 12 for vertical adjustment of the above-mentioned transmitting and receiving unit, a transmitting board, a receiving board, an analog / digital and control board, an operating element 13, a connection 6 for the common inlet of current and control pulses, one Signal socket 14 for the input of data signals, a measuring socket 15 for measuring the received signal, and a measuring socket 16 for measuring the transmission signals.
Alternativ zu den Schaltplatinen können auch eine oder mehrere Hybrideinheiten vorgesehen sein.As an alternative to the circuit boards, one or more hybrid units can also be provided.
Die oben genannte Stromversorgungseinheit umfasst folgende Teile: eine Batterie, insbesondere eine Ni/Cd-Batterie, eine Netzversorgung 110/230 VAC,The above-mentioned power supply unit comprises the following parts: a battery, in particular a Ni / Cd battery, a mains supply 110/230 VAC,
Signal- und Stromversorgungsbuchsen, sowie ein Messinstrument zum Messen der Stromaufnahme der Sende- undSignal and power supply sockets, as well as a measuring instrument for measuring the current consumption of the transmit and
Empfangseinheit, sowie zum Messen des Ladestromes der Batterie.Receiver unit, as well as for measuring the charging current of the battery.
Das zylindrische Sendemodul 2 umfasst eine Laserdiode für das Senden von optischen Lichtimpulsen. Es ist erfindungswesentlich, dass die Laserdiode entweder eine Wellenlänge in einem Bereich zwischen 898 nm und 912 nm, bevorzugt 901 nm - 909 nm, besonders bevorzugt 904 nm - 906 nm, insbesondere eine Wellenlänge von 905 nm, oder eine Wellenlänge in einem Bereich zwischen 260 nm und 274 nm, bevorzugt 263 nm - 271 nm, besonders bevorzugt 266 nm - 268 nm, insbesondere eine Wellenlänge von 267 nm, aufweist und gepulst betrieben wird. Als Modulationsverfahren sind insbesondere eine Lichtimpuls-Flankenmodulation, eine Lichtimpuls-Phasenmodulation, eine Lichtimpuls-Frequenzmodulation oder daraus abgeleitete weitere Modulationsverfahren geeignet. Die Laserdiode ist vorzugsweise in einer konisch zugespitzten Halterung montiert. Die konisch zugespitzte Halterung ist bevorzugt, weil sie die grösstmögliche Anzahl von Justierungen ermöglicht.The cylindrical transmitter module 2 comprises a laser diode for the transmission of optical light pulses. It is essential to the invention that the laser diode either has a wavelength in a range between 898 nm and 912 nm, preferably 901 nm - 909 nm, particularly preferably 904 nm - 906 nm, in particular a wavelength of 905 nm, or a wavelength in a range between 260 nm and 274 nm, preferably 263 nm - 271 nm, particularly preferably 266 nm - 268 nm, in particular a wavelength of 267 nm, and is operated in pulsed mode. A light pulse edge modulation, a light pulse phase modulation, a light pulse frequency modulation or further modulation methods derived therefrom are particularly suitable as the modulation method. The laser diode is preferably mounted in a tapered holder. The tapered holder is preferred because it enables the greatest possible number of adjustments.
Das Sendemodul 2 umfasst vorzugsweise noch eine mehrstufige Verstärkereinheit und die dazu notwendigen Impedanzwandler. Es ist bevorzugt, extrem rauscharme Transistoren zu verwenden, beispielsweise Galliumarsenid-Transis- toren.The transmitter module 2 preferably also comprises a multi-stage amplifier unit and the impedance converters required for this. It is preferred to use extremely low-noise transistors, for example gallium arsenide transistors.
Das Sendemodul 2 umfasst auch noch Buchsen für die Strom- und Signalzuführung sowie zum Messen der Sendesignale.The transmitter module 2 also includes sockets for the current and signal supply and for measuring the transmit signals.
Das zylindrische Empfangsmodul 1 umfasst eine Photodiode, insbesondere eine Avalanchephotodiode, für das Empfangen von optischen Lichtimpulsen. Lichtimpulse der oben genannten Art sind bevorzugt. Vorzugsweise ist die Empfangs - optik 3 mit einem Lichtfilter ausgerüstet, welches die Bandbreite des Lichtfrequenzspektrums zu Gunsten einer besseren Ausnützung der bevorzugten Lichtfrequenz von 905 nm oder 267 nm einschränkt und insbesondere ein Bandpassfilter ist.The cylindrical receiving module 1 comprises a photodiode, in particular an avalanche photodiode, for receiving optical light pulses. Light pulses of the type mentioned above are preferred. The receiving optics 3 are preferably equipped with a light filter which limits the bandwidth of the light frequency spectrum in favor of better utilization of the preferred light frequency of 905 nm or 267 nm and is in particular a bandpass filter.
Die Photodiode ist wiederum gemäss obigen Angaben in einer konisch zugespitzten Halterung montiert.The photodiode is in turn mounted in a tapered holder according to the above information.
Bevorzugt sind die Laserdiode und die Avalanchephotodiode so justiert und eventuell fixiert, dass sich die Laserdiode im Brennpunkt der Sendeoptik 4 und die Avalanchephotodiode im Brennpunkt der Empfangsoptik 3 befindet.The laser diode and the avalanche photodiode are preferably adjusted and possibly fixed such that the laser diode is in the focal point of the transmitting optics 4 and the avalanche photodiode is in the focal point of the receiving optics 3.
Das Empfangsmodul 1 umfasst vorzugsweise noch eine rauscharme, breitbandige Videosignal-Verstärkereinheit und die dazu notwendigen Regelkreise zur optimalen Justierung der Verstärkerintensität der Videosignal-Verstärkereinheit.The receiving module 1 preferably also comprises a low-noise, broadband video signal amplifier unit and the control loops required for this to optimally adjust the amplifier intensity of the video signal amplifier unit.
Das Empfangsmodul 1 umfasst auch noch Buchsen für die Strom- und Signalzuführung sowie zum Messen der Empfangssignale.The receiving module 1 also includes sockets for the current and signal supply and for measuring the received signals.
Die Zielvorrichtung 5 ist mit der Grundplatte 8 verbunden, in ihrer Längsachse beweglich und zwischen der Empfangsoptik 3 und der Sendeoptik 4 angeordnet. Bevorzugt sind das Empfangsmodul 1 und das Sendemodul 2 in einer horizontalen Ebene Ei angeordnet, ist die Zielvorrichtung 5 oberhalb oder unterhalb der Ebene Ei angeordnet und ist die Zielvorrichtung 5 ein Zielfernrohr der herkömmlichen Bauart.The target device 5 is connected to the base plate 8, movable in its longitudinal axis and arranged between the receiving optics 3 and the transmitting optics 4. The receiving module 1 and the transmitting module 2 are preferably arranged in a horizontal plane Ei, the target device 5 is arranged above or below the plane Ei and the target device 5 is a telescopic sight of the conventional type.
Die Sendeoptik 4 kann ein im Handel erhältliches Objektiv für Photoapparate sein; beispielsweise ein Objektiv mit einer Brennweite von 135 mm und mit einer Lichtweite von 55 mm. Die Blende des Objektives ist vorzugsweise so weit wie möglich geöffnet, damit möglichst viel Licht durch die Objektivlinsen abgestrahlt werden kann.The transmission optics 4 can be a commercially available lens for cameras; for example a lens with a focal length of 135 mm and a light width of 55 mm. The aperture of the objective is preferably opened as far as possible so that as much light as possible can be emitted through the objective lenses.
Die Empfangsoptik 3 kann wiederum ein im Handel erhältliches Objektiv für Photoapparate sein; beispielsweise ein Objektiv mit einer Brennweite von 135 mm und mit einer Lichtweite von 55 mm der oben beschriebenen Art. Die Blende des Objektives ist vorzugsweise so weit wie möglich geöffnet, damit möglichst viel Licht durch die Objektivlinsen eingefangen werden kann.The receiving optics 3 can in turn be a commercially available lens for cameras; for example a lens with a focal length of 135 mm and with a light width of 55 mm of the type described above. The diaphragm of the lens is preferably opened as far as possible so that as much light as possible can be captured through the objective lenses.
Das oben genannte stabile Gehäuse kann aus einem geeigneten Metall, einer geeigneten Legierung oder aus einem mit Kohlefasern verstärktem Kunststoff gefertigt sein. Mit Vorteil sind die Grundplatte 8 und ein Gehäuse mit einer solchen Tragvorrichtung verbunden, dass sowohl die Grundplatte 8 als auch das Gehäuse in horizontaler und vertikaler Richtung bewegbar, insbesondere horizontal schwenkbar und vertikal kippbar, sind.The stable housing mentioned above can be made from a suitable metal, a suitable alloy or from a plastic reinforced with carbon fibers. The base plate 8 and a housing are advantageously connected to such a carrying device that both the base plate 8 and the housing can be moved in the horizontal and vertical directions, in particular pivoted horizontally and tilted vertically.
Die Sendeplatine, die Empfangsplatine sowie die Analog/Digital- und Steuerplatine weisen je alle notwendigen elektronischen, signalverarbeitenden Bauteile in Form von passiven und aktiven Bauelementen der herkömmlichen Art auf.The transmitter board, the receiver board and the analog / digital and control board each have all the necessary electronic, signal-processing components in the form of passive and active components of the conventional type.
Mit dem Bedienungselement 13 können die oben genannten Regelkreise im Empfangsmodul 1 justiert werden. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist für eine unidirektionale oder bidirektionale Übertragung geeignet. Beim Simplex-, Semiduplex- oder Vollduplexbetrieb der beiden Sende- und Empfangseinheiten dürfen keine unbeweglichen Festkörper, wie etwa eine Mauer, die Sichtlinie unterbrechen.The control loops mentioned above can be adjusted in the receiving module 1 using the operating element 13. The device according to the invention is suitable for unidirectional or bidirectional transmission. In simplex, semiduplex or full duplex operation of the two transmitting and receiving units, no immobile solid objects, such as a wall, may interrupt the line of sight.
Nach heutigem Stand der Technik ist ein passives oder aktives Stören und/oder Abhören und/oder Anpeilen der erfindungsgemässen Vorrichtung praktisch ausgeschlossen.According to the current state of the art, passive or active interference and / or interception and / or targeting of the device according to the invention is practically impossible.
Der Stromverbrauch beim Betrieb der Sende- und Empfangseinheiten ist deshalb so gering, etwa 0,5 Ampere bei 12 V Gleichspannung und bei Dauerbetrieb, weil eine geringe SendeleistLing ausreicht, um die Verbindung zwischen den beiden genannten Sende- und Empfangseinheiten aufrecht zu erhalten.The power consumption when operating the transmitting and receiving units is so low, about 0.5 amperes at 12 V DC and in continuous operation, because a low transmitting power is sufficient to maintain the connection between the two transmitting and receiving units mentioned.
Der Strahlungsöffnungswinkel des Sendemodiils 2 beträgt gewöhnlich lediglich etwa 2 Milliradian.The radiation opening angle of the transmission module 2 is usually only about 2 milliradians.
Die beiden Sende- und Empfangseinheiten können fest, zeitweise stationär oder mobil eingesetzt werden.The two transmitting and receiving units can be used permanently, temporarily stationary or mobile.
Die beiden Sende- und Empfangseinheiten können beispielsweise auch als Verbindungsglied zwischen 2 Glasfaseranschlüssen verwendet werden.The two transmitting and receiving units can also be used, for example, as a connecting link between two glass fiber connections.
Um ein festes Hindernis in der Sichtlinie zweier Sende- Lind Empfangseinheiten zu überwinden, kann (können) eine oder mehrere Relaisstation(en) aufgebaut werden. Eine oder mehrere Relaisstation(en) kann (können) auch verwendet werden zur Verlängerung der Übertragungsdistanz.In order to overcome a fixed obstacle in the line of sight of two transmitting and receiving units, one or more relay stations can be set up. One or more relay station (s) can also be used to extend the transmission distance.
Ausbreitungsversuche mit einer Vorrichtung gemäss den Figuren 1 - 4 wurden in Felde im Grossraum Zürich/Schweiz unter verschiedenen Witterungs- bedingungen und über verschiedene Distanzen durchgeführt. Hierfür wurde eine Laserdiode mit einer Emissionswellenlänge von 904.8 nm, einer mittleren Sendeleistung von 10 mW und einer Spitzenleistung von 10 W eingesetzt sowie eine Avalanchephotodiode und ein Bandpassfilter mit einem spektralen Transmissionsfenster von 904 nm ± 7 nm verwendet. Versuch ASpreading tests with a device according to FIGS. 1 to 4 were carried out in Felde in the greater Zurich area under different weather conditions and over different distances. For this purpose, a laser diode with an emission wavelength of 904.8 nm, an average transmission power of 10 mW and a peak power of 10 W was used as well as an avalanche photodiode and a bandpass filter with a spectral transmission window of 904 nm ± 7 nm. Trial A
Wetter: sonnig, windstill, Temperatur 20 °C, relative Luftfeuchtigkeit 70%. Distanz: 5, 1 km.Weather: sunny, windless, temperature 20 ° C, relative humidity 70%. Distance: 5.1 km.
Versuch BAttempt B
Wetter: dunstig, geschätzte Sicht 3 - 4 km, Temperatur 16 °C, relative Luftfeuchtigkeit 82 %.Weather: hazy, estimated visibility 3 - 4 km, temperature 16 ° C, relative humidity 82%.
Distanz: 6 km.Distance: 6 km.
Versuch CAttempt C
Wetter: dunstig, geschätzte Sicht 1 km, Temperatur 22 °C, relative Luftfeuchtigkeit 85 %.Weather: hazy, estimated visibility 1 km, temperature 22 ° C, relative humidity 85%.
Distanz: 2,5 km.Distance: 2.5 km.
Versuch DAttempt D
Wetter: starkes Schneetreiben, geschätzte Sicht 200 m, Temperatur O °C, relative Luftfeuchtigkeit 87 %.Weather: heavy snow, estimated visibility 200 m, temperature O ° C, relative humidity 87%.
Distanz: 3 km.Distance: 3 km.
Eine Station stand hinter einem Fenster mit Doppelverglasung.A station stood behind a double-glazed window.
Versuch ETries
Wetter: starker Regenfall, gemessene Sicht 20 m, Temperatur 18 °C, relativeWeather: heavy rain, measured visibility 20 m, temperature 18 ° C, relative
Luftfeuchtigkeit 90 %.Air humidity 90%.
Distanz: 2,7 km.Distance: 2.7 km.
Eine Station stand hinter einem Fenster, welches mit Kondenswasser beschlagen war.A station stood behind a window, which was covered with condensation.
Bei allen 5 Versuchsanordnungen war die Übertragung von Sprach- und Toninformationen einwandfrei. Der Stromverbrauch betr ig 0,5 Ampere bei 12 V Gleichspannung und bei Dauerbetrieb. Diese Messresultate zeigen, dass durch die Erfindung eine Übertragung auch bei schwierigen Sichtverhältnissen, insbesondere bei Übertragungsdistanz / Sichtweite Verhältnissen von 40% ...60% in Dunst, 7% in Schnee und 1% in starkem Regen, erreichbar ist. Dieser Effekt ist um so überraschender, als die gewählte Wellenlänge nicht in einem Minimum des Absorptionsspektrums von Wasser liegt, sondern in einer Flanke eines schwachen Absorptionspeaks. Ähnlich gute Übertragungsverhältnisse sind für das zuvor erwähnte Wellenlängenfenster bei 267 nm zu erwarten. Der Grund für dieses überaus vorteilhafte Verhalten des Lichtstrahls Hegt in der reduzierten Lichtstreuung in der Atmosphäre bei den erfindungsgemässen WeUenlängen. Darüberhinaus tritt sogar eine Selbstfokussie- rung des Lichtstrahls an Dunsttröpfchen und besonders an Regentropfen auf.In all 5 test arrangements, the transmission of voice and sound information was flawless. The power consumption is 0.5 amperes at 12 V DC and in continuous operation. These measurement results show that the invention enables transmission to be achieved even in difficult visibility conditions, in particular in the case of transmission distance / visibility range ratios of 40% ... 60% in haze, 7% in snow and 1% in heavy rain. This effect is all the more surprising since the chosen wavelength is not in a minimum of the absorption spectrum of water, but in a flank of a weak absorption peak. Similar good transmission ratios can be expected for the previously mentioned wavelength window at 267 nm. The reason for this extremely advantageous behavior of the light beam lies in the reduced light scattering in the atmosphere with the white lengths according to the invention. In addition, the light beam even self-focuses on vapor droplets and especially on raindrops.
Es ist ein weiteres AnHegen der Erfindung, ein Verfahren zur freiräumHchen Laserkommunikation anzugeben, das insbesondere zur optischen Übertragung von Daten-, Sprach-, Ton- und Bildinformationen geeignet ist. Dabei werden Signale zwischen zwei Stationen unidirektional oder bidirektional mit Hilfe von Lichtstrahlen durch die Atmosphäre übertragen. Erfindungsgemäss werden Lichtstrahlen verwendet, die entweder eine Wellenlänge in einem Bereich zwischen 898 nm und 912 nm, bevorzugt 901 nm - 909 nm, besonders bevorzugt 904 nm - 906 nm, insbesondere eine Wellenlänge von 905 nm, oder eine Wellenlänge in einem Bereich zwischen 260 nm und 274 nm, bevorzugt 263 nm - 271 nm, besonders bevorzugt 266 nm - 268 nm, insbesondere eine WeUenlänge von 267 nm, aufweisen. Die Signale werden durch eine Pulsmodulation der Lichtstrahlen kodiert. Vorzugsweise werden die Signale durch eine Lichtimpuls-Flankenmodulation, eine Lichtimpuls-Phasenmodulation, eine Lichtimpuls-Frequenzmodulation oder daraus abgeleitete weitere Modulationsverfahren kodiertIt is a further aspect of the invention to provide a method for free laser communication which is particularly suitable for the optical transmission of data, voice, sound and image information. Signals between two stations are transmitted unidirectionally or bidirectionally through the atmosphere with the help of light beams. According to the invention, light beams are used which either have a wavelength in a range between 898 nm and 912 nm, preferably 901 nm - 909 nm, particularly preferably 904 nm - 906 nm, in particular a wavelength of 905 nm, or a wavelength in a range between 260 nm and 274 nm, preferably 263 nm - 271 nm, particularly preferably 266 nm - 268 nm, in particular a wavelength of 267 nm. The signals are encoded by pulse modulation of the light beams. The signals are preferably encoded by a light pulse edge modulation, a light pulse phase modulation, a light pulse frequency modulation or further modulation methods derived therefrom
Insgesamt offenbart die Erfindung ein freiräumHches Kommunikationsgerät, welches sich durch eine weitgehende Wetterunabhängigkeit und damit grosse Reichweite und hohe Übertragungsrate bei geringer Laserleistung auszeichnet. Weitere Vorteile betreffen die grosse Störungssicherheit, Abhörsicherheit und Anpeilsicherheit. MögHche Anwendungsgebiete sind u.a. der zivile und militärische Richtfunk (mobil und/oder stationär), das Natelnetz und die Telefonie im aUgemeinen. Die erfindungsgemässe Vorrichtung und das erfindungsgemässe Verfahren zur freiräumlichen Laserkommunikation ist auch als Alternative zur Verlegung optischer Fasern von Nutzen, insbesondere für die Überbrückung schwierigen Geländes. Overall, the invention discloses a free communication device which is characterized by extensive weather independence and thus a large range and high transmission rate with low laser power. Other advantages relate to the high level of security against interference, eavesdropping and sighting. Possible areas of application include civil and military radio relay (mobile and / or stationary), the mobile network and telephony in the general. The device according to the invention and the method according to the invention for open-space laser communication is also useful as an alternative to laying optical fibers, in particular for bridging difficult terrain.

Claims

PATEN TA NS PR Ü C HEPATEN TA NS PRÜC HE
Vorrichtung zur freiräumHchen optischen Übertragung von Daten-, Sprach-. Ton- und Bildinformationen, wobei die Vorrichtung wenigstens ein Sendemodul Device for free-space optical transmission of data and voice. Sound and image information, the device having at least one transmission module
(2) mit einem Laser oder einer Laserdiode, eine Sendeoptik (4), vorzugsweise eine Navigationshilfe und/oder eine Zielvorrichtung (5), sowie eine oder mehrere Schaltplatine(n) und/oder eine oder mehrere Hybrideinheit(en), eine oder mehrere Justiervorrichtung(en), einen Anschluss (6) für den gemeinsamen Einlass von Strom und Steuerimpulsen, sowie gegebenenfaUs eine oder mehrere Bedienungs- und/oder Messvorrichtung(en) und/oder Steuersignalanschlüsse umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Laser entweder eine Wellenlänge in einem Bereich zwischen 898 nm und 912 nm, bevorzugt 901 nm - 909 nm, besonders bevorzugt 904nm - 906 nm, insbesondere eine WeHenlänge von 905 nm, oder eine Wellenlänge in einem Bereich zwischen 260 nm und 274 nm, bevorzugt 263 nm - 271 nm, besonders bevorzugt 266 nm - 268 nm, insbesondere eine Wellenlänge von 267 nm, aufweist und b) für den Laser eine Pulsmodulation, insbesondere eine Lichtimpuls- Flankenmodulation, eine Lichtimpuls-Phasenmodulation, eine Lichtimpuls-Frequenzmodulation oder daraus abgeleitete weitere Modulations- verfahren, vorgesehen ist.(2) with a laser or a laser diode, a transmitting optics (4), preferably a navigation aid and/or a targeting device (5), as well as one or more circuit board(s) and/or one or more hybrid unit(s), one or more Adjusting device(s), a connection (6) for the common inlet of current and control pulses, and possibly one or more operating and/or measuring device(s) and/or control signal connections, characterized in that a) the laser has either a wavelength in a range between 898 nm and 912 nm, preferably 901 nm - 909 nm, particularly preferably 904 nm - 906 nm, in particular a wavelength of 905 nm, or a wavelength in a range between 260 nm and 274 nm, preferably 263 nm - 271 nm , particularly preferably 266 nm - 268 nm, in particular a wavelength of 267 nm, and b) a pulse modulation, in particular a light pulse edge modulation, a light pulse phase modulation, a light pulse frequency modulation or further modulation methods derived therefrom, is provided for the laser is.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a) wenigstens ein Empfangsmodul (1) mit einer Avalanchephotodiode und eine Empfangsoptik (3) vorgesehen sind und b) die Empfangsoptik (3) mit einem Lichtfilter ausgerüstet ist, welches die Bandbreite des Lichtfrequenzspektrums zu Gunsten einer besseren Ausnützung der bevorzugten Lichtfrequenz von 904 nm oder 267 nm einschränkt und insbesondere ein Bandpassfilter ist. Device according to claim 1, characterized in that a) at least one receiving module (1) with an avalanche photodiode and receiving optics (3) are provided and b) the receiving optics (3) is equipped with a light filter which increases the bandwidth of the light frequency spectrum in favor of a better utilization of the preferred light frequency of 904 nm or 267 nm and in particular is a bandpass filter.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine Längsachse des Empfangsmoduls (1) und eine Längsachse des Sendemoduls (2) parallel zueinander und in einer Ebene (Ei) angeordnet sind, b) das Sendemodul (2) in einer Halterung (7) montiert ist, welche starr mit einer Grundplatte (8) verbunden ist und c) das Empfangsmodul (1) in einer Halterung (9) montiert ist, welche starr mit der Grundplatte (8) verbunden ist.3. Device according to claim 2, characterized in that a) a longitudinal axis of the receiving module (1) and a longitudinal axis of the transmitting module (2) are arranged parallel to one another and in one plane (Ei), b) the transmitting module (2) in a holder (7) is mounted, which is rigidly connected to a base plate (8) and c) the receiving module (1) is mounted in a holder (9), which is rigidly connected to the base plate (8).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass a) das Sendemodul (2) bezüglich seiner Position in der Halterung (7) nach vorne und nach hinten bewegbar ist, b) das Empfangsmodul (1) bezüglich seiner Position in der Halterung (9) nach vorne und nach hinten bewegbar ist, wobei ein Teil der Halterung in ihrer vertikalen und horizontalen Position zur Grundplatte (8) bewegHch ist.4. Device according to claim 3, characterized in that a) the transmitting module (2) can be moved forwards and backwards with respect to its position in the holder (7), b) the receiving module (1) with respect to its position in the holder (9 ) can be moved forwards and backwards, with part of the holder being movable in its vertical and horizontal position relative to the base plate (8).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass a) das Sendemodul (2) innerhalb seiner Halterung (7) drehbar um seine Längsachse ist, b) im Sendemodul (2) die Laserdiode in einer konisch zugespitzten Halterung enthalten ist und c) insbesondere das Sendemodul (2) zyHnderförmig ist.5. Device according to claim 4, characterized in that a) the transmitter module (2) is rotatable within its holder (7) about its longitudinal axis, b) in the transmitter module (2) the laser diode is contained in a conically tapered holder and c) in particular the transmitter module (2) is cylindrical.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass a) das Empfangsmodul (1) innerhalb seiner Halterung (9) drehbar um seine Längsachse ist, b) im Empfangsmodul (1) die Avalanchephotodiode in einer konisch zugespitzten Halterung enthalten ist und c) insbesondere das Empfangsmodul (1) zyHnderförmig ist. 6. Device according to claim 4, characterized in that a) the receiving module (1) is rotatable within its holder (9) about its longitudinal axis, b) in the receiving module (1) the avalanche photodiode is contained in a conically tapered holder and c) in particular the receiving module (1) is cylindrical.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Laserdiode sich im Brennpunkt der Sendeoptik (4) befindet und b) die Avalanchephotodiode sich im Brennpunkt der Empfangsoptik (3) befindet.7. Device according to one of claims 2 to 6, characterized in that a) the laser diode is located in the focal point of the transmitting optics (4) and b) the avalanche photodiode is located in the focal point of the receiving optics (3).
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielvorrichtung (5) mit der Grundplatte (8) verbunden ist, in ihrer Längsachse bewegHch ist und zwischen der Empfangsoptik (3) und der Sendeoptik (4) angeordnet ist.8. Device according to claim 7, characterized in that the aiming device (5) is connected to the base plate (8), is movable in its longitudinal axis and is arranged between the receiving optics (3) and the transmitting optics (4).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass a) das Empfangsmodul (1) und das Sendemodul (2) in einer horizontalen Ebene (Ei) angeordnet sind, b) die Zielvorrichtung (5) oberhalb oder unterhalb der Ebene (Ei) angeordnet ist und c) die Zielvorrichtung (5) ein Zielfernrohr ist.9. Device according to claim 8, characterized in that a) the receiving module (1) and the transmitting module (2) are arranged in a horizontal plane (Ei), b) the aiming device (5) is arranged above or below the plane (Ei). is and c) the aiming device (5) is a telescope.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (8) und ein Gehäuse mit einer solchen Tragvorrichtung verbunden sind, dass sowohl die Grundplatte (8) als auch das Gehäuse in horizontaler und vertikaler Richtung bewegbar sind.10. The device according to claim 9, characterized in that the base plate (8) and a housing are connected to a support device such that both the base plate (8) and the housing are movable in horizontal and vertical directions.
11. Verfahren zur freiräumHchen Laserkommunikation, insbesondere geeignet zur optischen Übertragung von Daten-, Sprach-, Ton- und Bildinformationen, wobei Signale zwischen zwei Stationen unidirektional oder bidirektional mit Hilfe von Lichtstrahlen durch die Atmosphäre übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Lichtstrahlen entweder eine Wellenlänge in einem Bereich zwischen 898 nm und 912 nm, bevorzugt 901 nm - 909 nm, besonders bevorzugt 904 nm - 906 nm, insbesondere eine Wellenlänge von 905 nm, oder eine WeUenlänge in einem Bereich zwischen 260 nm und 274 nm, bevorzugt 263 nm - 271 nm, besonders bevorzugt 266 nm - 268 nm, insbesondere eine Wellenlänge von 267 nm, aufweisen und b) die Signale durch eine Pulsmodulation der Lichtstrahlen kodiert werden.11. Method for free-space laser communication, particularly suitable for the optical transmission of data, voice, sound and image information, whereby signals between two stations are transmitted unidirectionally or bidirectionally through the atmosphere using light beams, characterized in that a) the light beams either a wavelength in a range between 898 nm and 912 nm, preferably 901 nm - 909 nm, particularly preferably 904 nm - 906 nm, in particular a wavelength of 905 nm, or a wavelength in a range between 260 nm and 274 nm, preferred 263 nm - 271 nm, particularly preferably 266 nm - 268 nm, in particular a wavelength of 267 nm, and b) the signals are encoded by pulse modulation of the light beams.
12. Verfahren zur freiräumHchen Laserkommunikation nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale durch eine Lichtimpuls- Flankenmodulation, eine Lichtimpuls-Phasenmodulation, eine Lichtimpuls- Frequenzmodulation oder daraus abgeleitete weitere Modulationsverfahren kodiert werden. 12. A method for free-space laser communication according to claim 11, characterized in that the signals are encoded by a light pulse edge modulation, a light pulse phase modulation, a light pulse frequency modulation or further modulation methods derived therefrom.
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