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TP 5 Transmission de données par diode laserÉnergie, Matière et Rayonnement

Mettre en œuvre un protocole expérimental utilisant un laser comme outil d’investigation ou pour transmettre de l’information.

Enseignements technologiques transversaux

Modulation, démodula-tion d’un signal porteur d’une information : ampli-tude

Enseignement spécifique : Systèmes d’information & numérique

Transmission d’une infor-mation (liaison filaire et non filaire)

SPCL Des ondes pour agir

Communiquer avec des ondesVisualiser et exploiter le spectre d’une onde modulée par un signal informatif.

SPCL Images et information

Mettre en oeuvre un dispositif de traitement de données par fibre optique.

Pendant le TP

Introduction

Se munir de la diode laser modulable et du récep-teur optique. Alimenter les boîtiers avec les piles fournies.

Un générateur de signal TTL module la diode laser, la fréquence est variable.

À faible fréquence, la variation de l’intensité lumi-neuse émise par la diode est visible à l’œil nu, en amplitude et en fréquence.

À plus haute fréquence, un bargraph situé sur le récepteur optique permet de visualiser la fré-quence transmise, plus la fréquence est élevée, plus le nombre de LED allumées est grand.

Remarque : les expériences proposées ici sont pos-sibles avec d’autres interfaces ExAO Jeulin - contac-tez notre support technique pour plus de rensei-gnements.

L'objectif est de comprendre la notion de modulation, démodulation d’un signal et d'appréhender la trans-mission de données par faisceau laser.

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Détermination de la distance maximale de transmission dans l’air

Transmission par fibre optique : intérêt

Placer le récepteur optique de façon à aligner la sortie de la diode à l’entrée du récepteur optique. Mesurer la distance maximale à partir de laquelle le signal reçu est trop faible pour être transmis. Attention à l’alignement : il faut toujours vérifier que le faisceau laser arrive sur l’entrée optique du récepteur.

Relier la diode au récepteur par la fibre optique de 5 mètres. Observer les signaux émis et reçu grâce au logiciel Atelier Scientifique Généraliste Physique Chimie.On s’aperçoit que le signal peut être transmis par fibre optique sur une distance plus grande. Cela tient au guidage de la propagation lumineuse.

Montage composé de la diode laser modulable, du récepteur optique, de la foxy® et d’un générateur de signal ttL.

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TP de

Phys

ique

Diode laser modulable Réf. 201 002

Récepteur optique Réf. 201 013

Générateur de fonctions 2 MHz didactisé GF5 Réf. 293 055

Comparaison des signaux émis vers la diode laser en rouge et reçu par le récepteur optique en vert.

Matériel nécessaire

Trucs et astucesPour mettre en évidence la transmission d’information par la lumière, aligner le récepteur optique à la diode laser, vérifier la transmission du signal puis couper le fais-ceau à l’aide d’un écran (car-ton par exemple).Le signal reçu est alors plat.

Pour aller plus loin

Le saviez-vous ?Un signal TTL est un signal créneau, périodique et d’amplitude comprise entre 0 et +5 V.Ses fronts, montant et descendant, ont des durées inférieures à 50 ns. C’est pourquoi, un signal TTL est assimilé à un signal logique : il est composé de 0 et de 1.

Le saviez-vous ? Modulation / DémodulationLa diode laser est alimentée en continu. L’in-tensité lumineuse de sortie est constante.Moduler la diode laser revient à faire varier l’intensité lumineuse du faisceau laser.Pour cela, on lui injecte un signal TTL. La sim-plicité de ce signal permet d’avoir des varia-tions franches d’intensité lumineuse et rend les mesures de fréquence aisées via l’outil pointeur de l’Atelier Scientifique.

Transmission par fibre optique : comparaison du signal émis et du signal reçu

- Brancher chacun des signaux sur une entrée voltmètre de votre système d’acquisition (ou oscilloscope).

- Démarrer l’acquisition - Enregistrer plusieurs périodes- Comparer les signaux

On remarque que les deux signaux sont superposés, leurs fréquences sont égales et ils ne sont pas déphasés. Seules leurs ampli-tudes diffèrent. Cela s’explique par une perte d’intensité le long du parcours.

Comment expliquer la superposition des signaux ?Compte tenu de la vitesse de la lumière et de la longueur de fibre, le temps entre l’émission et la réception est de :

t = d/c avec d : la longueur de fibre et c : la vitesse de la lumière.t = 5/ 3.108= 17 ns.

Avec la console Foxy® (résolution de 15 MHz par voie d’acquisition), le temps minimum entre deux points est de 67 ns.Cela explique l’absence de décalage entre les deux signaux (émis et reçu).

En savoir plus : apport didactique du récepteur optique

Comparons le signal d’excitation de la diode laser (type TTL) en bleu au signal d’émission réel d’une diode laser en rouge sur le gra-phique ci-dessus.On constate que les signaux diffèrent. Cela est dû aux durées, d’allumage et d’extinc-tion, non nulle de la diode laser.

Le récepteur optique met en forme le si-gnal de façon à ce qu’il ressemble au signal d’entrée, facilitant ainsi l’interprétation des résultats pour vos élèves.

Console Foxy® Réf. 485 000

Logiciel Atelier Scientifique généraliste Physique-Chimie Réf. 000 107

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