Könnten Sie einen Laserstrahl als modulierte Trägerwelle für ein Funksignal verwenden?

Es ist definitiv möglich, einen Laserstrahl so zu modulieren, dass er Hochfrequenzsignale überträgt, indem eine von mehreren verschiedenen Methoden verwendet wird. Amplitudenmodulation, Frequenzmodulation und Phasenmodulation sind alle einfach. Ein akusto-optischer Modulator kann verwendet werden, um bei Hochfrequenzen entweder Amplitude oder Frequenz zu modulieren. Vor vielen Jahrzehnten habe ich ein Laser-Sender-Empfänger-System entworfen (und ein Freund hat es gebaut), das einfach einen kollimierten Laserstrahl von einer aluminisierten Mylar-Folie reflektierte, die über einen kleinen Lautsprecherkegel gespannt war. Ein dem Lautsprecher zugeführtes Audiosignal verursachte eine "Trommelkopf" -Ablenkung des Films, die die reflektierte Wellenfront verzerrte und geringfügige Abweichungen von der Kollimation verursachte. Aus der Ferne führte dies zu einer Amplitudenmodulation der Strahlhelligkeit – leicht mit einer Fotodiode zu erkennen.

Die Frequenz eines Lasers steht in direktem Zusammenhang mit seiner Resonatorlänge, die durch den Abstand zwischen seinen beiden Spiegeln definiert ist. Ein piezoelektrischer Kristall wird leicht verwendet, um einen der Spiegel anzutreiben und dadurch die Laserfrequenz zu modulieren.

Der direkteste Weg, einen Laserstrahl bei Hochfrequenzen zu modulieren, könnte ein elektrooptischer Modulator sein . Eine Pockels-Zelle kann mit bis zu etwa 100 kHz modulieren. Eine Kerr-Zelle kann bis zu etwa 10 GHz modulieren. Ein akusto-optischer Modulator kann bis zu etwa 200 MHz modulieren.

Die Idee dabei ist, dass der Laserstrahl auf dem Ziel in das FM-Signal demodulieren sollte. Aber so richtig kann ich mir das überhaupt nicht vorstellen.

Das ist möglich, aber für viele Anwendungsfälle wesentlich aufwändiger und teurer als die Amplitudenmodulation (AM). Um mehr zu erfahren, können Sie den Begriff kohärente optische Kommunikation googeln .

Die Verwendung optischer Phasen- oder Frequenzmodulation bietet einen kleinen Vorteil in der Entfernung, die auf einer einzelnen Glasfaserverbindung überbrückt werden kann, daher wird sie am häufigsten in Fernverbindungen (insbesondere Unterwasserverbindungen) verwendet, wo die Anzahl der Verstärker und Repeater minimiert wird ( und die Kosten für den Zugang zu ihnen für Wartung und Reparaturen im Fehlerfall) sind hochpreisig. Es wird auch bei kürzeren Verbindungen eingesetzt, wenn eine Maximierung der gesamten Datenkapazität der Glasfaser erforderlich ist (dh wenn das Kapazitätsziel in Hunderten von Gigabit oder Terabit pro Sekunde gemessen wird).

Um ein FM-Signal über eine Glasfaserverbindung über eine kurze Entfernung (weniger als 100 km, vielleicht) zu senden, verwenden Sie möglicherweise eher die Unterträgermodulation . Dies bedeutet, dass Sie ein Hochfrequenzsignal mit Ihrem darauf frequenzmodulierten Nachrichtensignal erstellen und dieses HF-Signal dann zur Amplitudenmodulation des optischen Trägers verwenden. Sie würden dann einen gewöhnlichen optischen Leistungsdetektor verwenden, um das HF-Signal vom optischen Träger wiederherzustellen, gefolgt von einer Funkdemodulationsschaltung, um das Nachrichtensignal wiederherzustellen. Diese Art der Modulation ist gut bekannt und wird beispielsweise häufig in optischen CATV-Systemen verwendet.

Ja, das können Sie, und tatsächlich wird dies getan .

Beachten Sie, dass dies AM (Amplitudenmodulation) und nicht FM (Frequenzmodulation) ist: Sie modulieren die Amplitude des Trägers (hier Laser), nicht seine Frequenz. Ich weiß nicht, ob es einfach ist, die Frequenz eines Lasers zu modulieren, aber ich vermute nicht (Bearbeiten: siehe die andere Antwort von S McrGrew: es ist tatsächlich so). Beachten Sie auch, dass wahrscheinlich alle realen Anwendungen digital sein werden: Sie werden irgendwie darauf angewiesen sein, einen Bitstrom in den Laser zu codieren, was sie viel robuster gegenüber Rauschen usw. macht.