安全可靠的無(wú)線激光數(shù)據(jù)傳輸器

目前市面上使用的通訊方式，主要以有線電纜、WiFi、藍(lán)牙為主，其缺陷在于帶寬不夠、錯(cuò)誤率大、無(wú)線通訊不安全、輻射大、架設(shè)纜線成本較高、不美觀。而無(wú)線激光傳輸器，可通過(guò)激光束作為介質(zhì)傳播數(shù)據(jù)，本作品就是一個(gè)應(yīng)用實(shí)例—— 通過(guò)激光傳輸音頻、數(shù)據(jù)。本作品的創(chuàng)意來(lái)自于家里的光纖網(wǎng)絡(luò)終端，汲取了光纖傳輸和無(wú)線傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)而成，不受電磁波干擾，可在一些極端環(huán)境下使用，沒有電磁輻射，帶寬較高，價(jià)格低廉，抗干擾性能很好，非常適合較遠(yuǎn)距離定點(diǎn)傳輸。而且它還采用無(wú)線充電，內(nèi)置電池，發(fā)射機(jī)可用藍(lán)牙與其配對(duì)。

在第25屆江蘇省青少年科技創(chuàng)新大賽上，本作品獲得最高獎(jiǎng)“江蘇省人民政府青少年科技創(chuàng)新培源獎(jiǎng)”。

用激光來(lái)傳輸數(shù)據(jù)

我研究家中的光纖接收器，發(fā)現(xiàn)了數(shù)據(jù)通過(guò)其內(nèi)部的紅外光線傳輸，于是我突發(fā)靈感，如果去掉其傳播載體——玻璃絲，將它換成空氣的話，效果是否依然存在？隨即我就做了一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置，發(fā)現(xiàn)設(shè)想是正確的。于是，我開始了正式的研究。

剛開始，我對(duì)光纖接收器進(jìn)行拆解，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部主要有一個(gè)硅光傳感器（如圖1）、解碼器以及網(wǎng)絡(luò)部分，也就是說(shuō)，只要有一個(gè)光線傳感器、一個(gè)解碼器就可以組成接受器了。至于發(fā)射器，我自己設(shè)計(jì)了將模擬音頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)再轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的裝置，其編碼器也采用了430單片機(jī)，制作比較成功，只要有音頻信號(hào)輸入，激光發(fā)射器就會(huì)點(diǎn)亮并發(fā)出信號(hào)，將激光光斑照射在接收機(jī)的接收窗上，接收機(jī)的揚(yáng)聲器就能發(fā)聲。

對(duì)此，本人進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)方法：將頻率發(fā)生器接入發(fā)射器，設(shè)置發(fā)出20Hz～6 000Hz的聲波，接收器接入示波器，探究傳播過(guò)程中是否有衰減。如圖2。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，我得出以下結(jié)論：

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，此設(shè)備在傳輸過(guò)程中衰減度并不大。

激光能到哪信號(hào)就到哪

這種無(wú)線激光傳輸器，帶寬可達(dá)到2.6GB/ S，功耗低，造價(jià)遠(yuǎn)低于性能相同的無(wú)線電波發(fā)射器，而且沒有距離限制，可在特殊環(huán)境下使用。它采用的是5毫瓦的低功率激光頭，有效距離為100米，理論上來(lái)說(shuō)，只要激光功率足夠大，其激光照射的距離也會(huì)變長(zhǎng)，只要有光的地方都可以接收到信號(hào)。

安全性高，是無(wú)線激光傳輸器的另一大優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)在大多數(shù)的數(shù)據(jù)發(fā)射器都用無(wú)線電波來(lái)控制，保密性較差，很多不法分子就是利用這一漏洞制作了一些裝置，可以接收并利用相同的加密算法，破解出傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容。無(wú)線激光傳輸器因?yàn)槭屈c(diǎn)對(duì)點(diǎn)單向傳播，因此保密性相對(duì)較好。

兩個(gè)應(yīng)用實(shí)例

該項(xiàng)目進(jìn)一步開發(fā)后，可應(yīng)用于生活、娛樂(lè)、保密、軍事等多種領(lǐng)域，有一定的市場(chǎng)前景。我就在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)制作了兩個(gè)小產(chǎn)品，一個(gè)是激光萬(wàn)能鑰匙，一個(gè)是激光音頻傳輸器。

激光萬(wàn)能鑰匙的基本工作原理是，將鍵碼燒錄到激光發(fā)射機(jī)內(nèi)的flash芯片中，當(dāng)按鍵按下時(shí)，發(fā)射機(jī)將鍵碼編碼后通過(guò)激光頭將信號(hào)發(fā)出，激光硅光管接收到激光信號(hào)，通過(guò)放大電路放大并通過(guò)單片機(jī)解碼出鍵碼，然后發(fā)出指令打開門鎖。根據(jù)同樣的原理可以編寫N個(gè)不同的鍵碼編碼，這樣可以用一把鑰匙打開不同的鎖，安全性也比市面上的無(wú)線鑰匙要高。

激光音頻傳輸器使用音頻信號(hào)進(jìn)行傳輸，單片機(jī)將藍(lán)牙輸出的模擬音頻信號(hào)進(jìn)行ad轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)后將其編碼，達(dá)到保密傳輸?shù)哪康模ㄟ^(guò)激光將其發(fā)出。接收機(jī)的硅光管將接收到的信號(hào)解碼后進(jìn)行ad轉(zhuǎn)換，通過(guò)音頻功率放大器放大。此外，它還可以傳輸網(wǎng)路信號(hào)，能獲得比較高的帶寬。