Sicherheit einer Laser-Übertragungsstrecke (Amateurfunk)

[cerker]

Hallo,

einige werden mich wohl schon aus dem IRC-Channel kennen, dort habe ich schon ein paarmal reingeschaut. Jetzt habe ich mich auch hier registriert.

Schonmal vorweg, der Showlaserbereich interessiert mich eher nicht so sehr, auch wenn damit teils beeindruckendes erreicht wird, ist aber einfach nicht meine Welt

Jetzt zu meiner Frage:

Ich bin Funkamateur der Klasse A (Call: DL3CE) und laut diesem Dokument:

http://www.bundesnetzagentur.de/media/archive/1317.pdf

berechtigt mit Lasern bis einschließlich Klasse 3B Übertragungen (zum Zwecke des Amateurfunks) durchzuführen. Ich würde eine DVD-Brennerdiode mit ~50-100 mW verwenden, für erste Tests werde ich mir vermutlich noch eine kleine 1-5 mW Diode zulegen (Kosten ja neu nur paar Euro).

Ich habe jedoch einige Fragen zu den Punkten 3 und 4 dieses Dokuments, es ist die Sicherheit für eine Bestrahlungsdauer von >= 100s zu berechnen. Ich habe dazu bereits etwas im Forum gesucht und als Grenzwert für eine Bestrahlungsdauer >10sek im sichtbaren Wellenlängenbereich eine maximale Leistungsdichte von 10 W / m² gefunden, liege ich damit korrekt?

Das würde in meinem Falle bedeuten, das ich den Strahl, der ja naturgemäß ein stehender Strahl ist, kräftigst aufweiten muss. Es ist bei Übertragung jedoch ohnehin üblich mit einem zwar kollimierten, aber "dicken" Strahl zu arbeiten damit Schmutzpartikel, Insekten usw. die Übertragung nur geringfügig stören.

Im Thread http://www.laserfreak.net/forum/viewtopic.php?t=37094 habe ich von Ekkard folgende Formel gefunden:

normgerechte Leistungsdichte = 0.63*P/(0.25*(0.5*d)²*3.14)

wenn ich jetzt die 10 W / m² einsetze und nach D umstelle (CAS-Taschenrechner sind was feines ) erhalte ich:

d = 0,57 * sqrt(P)

also für

5 mW: 0,04 m = 4 cm
100 mW: 0,18 m = 18 cm

Um etwas Sicherheit zu erlangen, wähle ich 6 cm und 25 cm und setze das wieder in die Ursprungsformel ein:

5 mW @ 6 cm = 4,5 W / m²
100 mW @ 25 cm = 5,13 W / m²

Das passt recht gut da ich den Durchmesser um den Faktor von rund 1,4 - 1,5 erhöht und damit die Fläche verdoppelt habe. Ich wäre also in einem sicheren Bereich.

Habe ich soweit erstmal richtig gerechnet? (Geht zunächst um die Herangehensweise)

Allerdings gelten diese Werte nur für direkte Betrachtung, wie liegen sie für die Betrachtung mit optischen Instrumenten, was ich bei Verwendung im Freien ja nicht ausschließen kann? Weiterhin stellt sich eine Frage beim letzen Satz des Punkt 4, wie stelle ich soetwas sicher, außerhalb der Umgebung vom Flughäfen gilt ja eine Mindestflughöhe von 150m über Grund, wenn ich also nicht gerade im Anflugweg bin, würde hier keine Gefahr bestehen. Aus dem Forum weiss ich aber, das wegen Rettungshubschraubern etc. eine Anmeldung erforderlich ist, allerdings auch nur ab einer gewissen Leistung, zählt hier die Absolutleistung oder die Leistungsdichte? Wie "problematisch" ist soetwas .. Papierkrieg oder Anmelden und Handy dabeihaben damits einem sagen können man soll abschalten?

Gruß,
Christian

[decix]

-erledigt-

[cerker]

Die Ansteuerung des Lasers sowie den Empfänger muss ich selbst bauen, die Modulation funktioniert folgendermaßen:

Ein Träger im Bereich von einigen 10 kHz bis zu einigen MHz wird mit dem Nutzsignal frequenzmoduliert, dieses Signal wird dann dazu benutzt, den Laser selbst zu amplitudenmodelieren (die Wellenlänge einer Laserdiode kann man eben nicht wirklich modulieren).

Der Empfänger verfügt über eine Fotodiode sowie ein sehr grob auf die Laserfarbe passendes Filterfenster, darauf folgt ein Filter für die Hilfsträgerfrequenz (damit werden Störungen durch Tageslicht und Kunstlicht (50 Hz) verringert) und dann wieder demoduliert.

Über die Ausrichtung des Lasers hab ich mir noch keine großen Gedanken gemacht, das kommt später

[decix]

Könnte man nicht auch mit PAM oder PCM arbeiten?

[cerker]

Bei einer PAM schlägt dir, wie bei jeder Amplitudenmodulation, jeder Störimpuls in das Signal rein.

Eine PCM wäre, wenn sie ein entsprechend bandbegrenztes Spektrum besitzt welches man aus dem Störlichtnebel herausfiltern kann mit entsprechenden Fehlerkorrekturmaßnahmen zwar machbar, aber nicht wirklich brauchbar. PCM ist eher etwas für Glasfaserleitungen, dort funktioniert es hervorragend.

Normalerweise folgt auf solche Verfahren noch eine "klassische" Modulation eines HF-Trägers, beim Laser kann man den Laser selbst als Amplitudenmodulierbaren Sender ansehen (nichts anderes ist er, nur eben bei 454 THz), man hat jedoch keine wirklich sinnvolle Möglichkeit diese 454 THz am Empfangsort wieder zu selektieren. Es gibt zwar schmalbandige monochromatische Filter, diese sind jedoch recht teuer und die Durchlassdämpfung ist meines Wissens recht hoch (dazu wissen die Showlaserleute evt. mehr ). Weiterhin enthält das Tageslicht und auch Kunstlicht auch eben einen Anteil auf 660 nm.

Aus diesem Grund arbeitet man mit der zweistufigen Modulation, eine Störlichtquelle, welche einen mit einem sauberen Träger im 20 MHz-Bereich moduliert ist, gibt es kaum. Häufig vorkommend sind 100 Hz (Netzstrom), 300 Hz (3 Netzbetriebene Lampen in Drehstrom) und 10-100 kHz (Leuchstofflampen am elektronischen Vorschaltgerät).

Ein schmalbandiger Filter auf 20 MHz ist eine Technologie, die bereits seit den 20er Jahren absolut beherrscht wird und seitdem nur noch hochwertiger und billiger wird. Auch ist es im Eigenbau mit Standardteilen problemlos beherrschbar, etwas schwieriger wird es höchstens wenn man die Laserdioden pulsen möchte, da dann hohe Ströme für wenige ns eingeschaltet werden müssen, das ist aber nur etwas Hirnschmalzbedürtig, keinesfalls ein Hexenwerk.

Ja, es ist ein interessantes Thema, aber zusätzlich wollte ich wissen wie ich es verhindere, neugierigen Passanten die Augen auszubrennen.

Gruß,
Christian

[decix]

-erledigt-

[cerker]

Die 2,7 m gelten wohl wie dort erwähnt, nur für Veranstaltungen. Auch ist eine Montage in dieser Höhe eher schwer möglich, da wir für solche Aktionen auf 2 Hügel in der Umgebung (durchaus mehrere km Abstand!) fahren würden und dann versuchen eine Verbindung hinzubekommen, da das ganze auch Wetterabhängig ist, ist auch eine Voranmeldung schwer, aber im Notfall machbar. Allzuteuer sollte die Sache allerdings nicht werden. Der Laser würde dann wegen der Ausrichtung auf einem Stativ in 1-1,5m Höhe stehen, die richtung in die ich "laser" könnte ich aber vermutlich auf 100-200 m einsehen und bei sich nähernden Personen (die man auf offenem Gelände ja schon weit vorher sieht) das Gerät sofort abschalten.

Ich hab überlegt, für die ersten Versuche mir ein 3-5 mW Diode zu besorgen, welche in die Klasse 2M fällt und damit öffentlich noch ohne Bürokratie eingesetzt werden darf. Für wenige km sollte das mit entsprechenden Optiken durchaus noch machbar sein, und, besonders mit Aufweitung ist der Strahl auch recht schnell "ungefährlich". Dennoch möchte ich auf kurz oder lang etwas höhere Leistungen legal fahren können.

Vielleicht gibt es tatsächlich Sonderregelungen für Funkamateure, es gibt auch in anderen Bereichen recht erstaunliche und einzigartige Privilegien.

Gruß,
Christian

[lynnch]

Die 2,7 m gelten wohl wie dort erwähnt, nur für Veranstaltungen. Auch ist eine Montage in dieser Höhe eher schwer möglich, da wir für solche Aktionen auf 2 Hügel in der Umgebung (durchaus mehrere km Abstand!) fahren würden und dann versuchen eine Verbindung hinzubekommen, da das ganze auch Wetterabhängig ist, ist auch eine Voranmeldung schwer, aber im Notfall machbar. Allzuteuer sollte die Sache allerdings nicht werden. Der Laser würde dann wegen der Ausrichtung auf einem Stativ in 1-1,5m Höhe stehen, die richtung in die ich "laser" könnte ich aber vermutlich auf 100-200 m einsehen und bei sich nähernden Personen (die man auf offenem Gelände ja schon weit vorher sieht) das Gerät sofort abschalten.

Hallo Christian, intresannt ist es mal zu wissen wie Du die Laserstrecke nachher aufrechterhalten willst, da sehe ich noch ein oder ein anderes Probleme auf Dich zu kommen im Bereich der justierung 1mm Abweichung auf 10 meter = 1 Meter Strahlversatz Bei mehreren Kilometern, da darf dann noch nicht mal mehr eine Mücke auf dem Stativ landen um zich Meter am Ziel vorbeizuschiessen.

mfg Burkhard

[laser-tv]

Hi Cerker,
FM ist eine sehr gute Idee.
Dadurch können auf der Strecke überlagerte Amplitudenstörungen des Signales gut durch Begrenzung eliminiert werden. FM ist für Nachrichtenübertragungen via Laser nahezu unschlagbar und einfach realisierbar.
Eine gute Übertragungsqualität auch über längere Strecken ist möglich.
5mW reichen für ein FM-Schmalband-Phoniesignal locker für Reichweiten im zweistelligen km-Bereich. Wir habe testweise Fernsehen (etwa 1400-fache Signalbandbreite im Basisband) mit <3mW absolut rauschfrei über 24km übertragen, und das ohne Strahlaufweitung zur Verringerung der Divergenz.
Witterungseinflüsse sind natürlich ein Thema.
Deshalb funken die Kommerziellen in der Regel nicht weiter als 1-5km mit optischen Richtfunkstrecken, eher weniger, wenn die Strecken wirklich sicher laufen sollen.
Bei sehr dichtem Nebel und Dämpfungen von über 200dB/km nutzen auch mehrere Watt Laseroutput nichts.
Was die Ausrichtung angeht...dazu eignen sich hervorragend Stative astronomischer Fernrohre (Teleskope). Da ist ein billig-Teleskop von Lidl, Tchibo oder Ebay vollkommen ausreichend. Die Feintriebe sind ausreichend genau.
Ein Strahlversatz ist in 100m Entfernung genauso kritisch zu sehen wie in 10km.
Es wird oft vergessen, daß der Lichtpunkt mit zunehmender Entfernung größer wird, ein entfernungsbedingt höherer Versatz also mit einem ebenso vergrößerten Punkt einhergeht.
Das kann man aber für temporäre Punkt-zu-Punktverbindungen vernachlässigen.
Sehr wohl wird das ein Thema, wenn die Strecke dauerhaft laufen soll, etwa als Link. Denn dann schlagen natürlich solche Dinge wie temperaturabhängige Drift, Witterungseinflüsse etc. voll ins Gewicht.
Zum Kernthema:
Wir haben es bei unseren Versuchen so gehalten, daß wir keinerlei Anmeldeprozeduren durchgeführt haben.
Wenn das Wetter abends/nachts aufklart und man einen Entfernungsrekord erreichen will, dann ist es schwierig, beim Ordnungsamt noch jemanden zu erreichen. Das lief bei uns immer absolut spontan.
Ein Telefonanruf (Guck mal aus dem Fenster...hast Du Lust/Zeit...) und los ging's.
Sicherlich nicht ganz die reine Lehre, aber ich unterstelle mal, daß wenn man 83km und weiter Sicht hat, man auch einen Rettungshubschrauber oder andere Objekte in relevanter Entfernung (Laserbereich) sehen und dann ggf. abschalten kann. Ich mache mich nun schon mal für eine virtuelle Steinigung durch Andersgläubige bereit.
Anders würde wir es natürlich mit einer unbemannten Linkstrecke halten. Aber das war bei uns bislang noch kein Thema.
Vy 73 und viel Erfolg bei den zukünftigen Übertragungen

Wilfried, DJ1WF

[cerker]

Hallo,

Auf FM kam ich eigentlich fast zwangsläufig.

Eine direkte Modulation des Laser mit dem Basisband scheidet ja bereits nach wenigen Metern Strecke aus, da Gleichlicht und (schlimmer) netzmoduliertes Kunstlicht erhebliche Störquellen sind. Die Umgehung dieser Störquellen mittels eines Trägers im bereich einiger 10 kHz - einige MHz war mir bereits von IR-Fernbedienungen / Lichtschranken bekannt. Diesen dann noch zu modulieren war kein großer Schritt mehr. Bei relativ geringen Trägerfrequenzen die für Phonie ausreichen, sollte das selbst mit billigen Standardbauteilen wie dem 4046 machbar sein. Wird auch von DL2CH so realisiert (www.hhcuno.de), vermutlich werden ich dessen Schaltungen, leicht angepasst auf meine Bedürfnisse, für die ersten Experimente verwenden.

Die Tage sollten meine Laseroptiken von Digikey und ein paar 90 mW Dioden von einem netten Forenmitglied hier ankommen, dennoch werde ich recht sicher für die ersten Versuche noch eine 5 mW Diode besorgen.

Dann werde ich vermutlich mit DK9JS (Julian aus dem db3om-Forum) ein paar Versuche startet, zunächst irgendwo über ein paar 100m.

Gruß,
Christian

[ekkard]

Ich bin jetzt wieder online!
Also, ich werde die Berechnung von cerker einmal nachprüfen. Rein von der Anschauung her müsste ein "dicker Parallelstrahl" sich auf Klasse 2M oder sogar 1M trimmen lassen.
Falls nicht, wäre zu klären, wieweit der Gefahrenbereich eigentlich geht.
Ja, es ist richtig, dass man bei weiten Strecken mit "bewaffnetem Auge" rechnen muss. Allerdings reicht der Gefahrenbereich meist nicht "besonders weit", was aber im einzelnen zu berechnen oder nachzumessen ist. Man kann also durchaus "auf Sicht" arbeiten. In der Tat ist die Hinterlegung der Handynummer zur Anmeldung bei der Flugsicherung Pflicht.
@Laser-TV: Die Anmeldung erfolgt nur einmal. Dabei wird wahrscheinlich das Sicherheitskonzept abgefragt. Deshalb ist die beschriebene Verfahrensweise bei Sachkundigen (DARC Mitglieder gelten als solche) legal.
@decix: Die 2,7m Sicherheitshöhe gilt für begehbare Flächen in Innenräumen nach DIN 56912 also Showlaser.
Natürlich muss sich auch der Sachkundige eine Sicherheitsmaßnahme einfallen lassen, aber er ist nicht an die arbeitsrechtlichen Vorschriften oder showtechnischen Normen gebunden.

[ekkard]

…, es ist die Sicherheit für eine Bestrahlungsdauer von >= 100s zu berechnen. Ich habe dazu bereits etwas im Forum gesucht und als Grenzwert für eine Bestrahlungsdauer >10sek im sichtbaren Wellenlängenbereich eine maximale Leistungsdichte von 10 W / m² gefunden, liege ich damit korrekt?

Die "100 s" ist die normgerechte Zeitbasis. Die 10 W/m² gelten für den spektralen Bereich ab etwa 550 nm bis 700 nm. Darüber (im IR) nimmt der Wert zu. Für kürzere Wellenlängen ist auch die photochemische Wirkung zu betrachten. Deshalb wird der Grenzwert ab 600 nm (im Endeffekt aber erst ab 550 nm) abwärts reduziert. (Für Einzelheiten bitte PM).

Im Thread http://www.laserfreak.net/forum/viewtopic.php?t=37094 habe ich von Ekkard folgende Formel gefunden:
normgerechte Leistungsdichte = 0.63*P/(0.25*(0.5*d)²*3.14)

Ja, das ist eine Näherung mit einem "Sicherheitsfaktor" von 0,5 beim Durchmesser. Deine Berechnungen sind richtig, wobei ich nicht weiß, welche Wellenlängen du verwenden willst (orange – rot – infrarot sind weniger kritisch als grün – blau - indigo).

Allerdings gelten diese Werte nur für direkte Betrachtung, wie liegen sie für die Betrachtung mit optischen Instrumenten, was ich bei Verwendung im Freien ja nicht ausschließen kann?

Das ist zwar eine korrekte Überlegung, aber man kann sie umgehen, wenn man einen ausreichenden Sicherheitsabstand zu "begehbaren Flächen", hier Gebäude, Hochsitze oder dem Boden einhält (so kommen die 2,7 m aus der DIN 56912 doch wieder ins Spiel). Und bei Flugverkehr im Strahl ist sowieso Sense.

Weiterhin stellt sich eine Frage beim letzen Satz des Punkt 4, wie stelle ich so etwas sicher, …

Im Freien ist in jedem Fall auch die Anmeldung bei der DFS GmbH (Deutsche Flugsicherung) erforderlich (siehe vorigen Beitrag). Rettungsflüge im Laserbereich werden dir angekündigt. Die Teststrecke ist dann stillzulegen.
Ich würde versuchen herauszurechnen, wie weit der kritische Bereich überhaupt geht (Divergenz?). Dann kann man ein Agreement treffen, dass auf Sicht bzw. nach Gehör gearbeitet wird.

Aus dem Forum weiss ich aber, das wegen Rettungshubschraubern etc. eine Anmeldung erforderlich ist, allerdings auch nur ab einer gewissen Leistung, zählt hier die Absolutleistung oder die Leistungsdichte?

Weder/noch! Es ist die Laserklasse maßgebend. Ab Klasse 3R (5mW, kollimiert) ist anzumelden, im Freien ist auch die Flugsicherung zu verständigen. Wenn die Strahlen in Klasse 1M oder 2M verbleiben, kann die stark aufgeweitete, maßgebliche Gesamtleistung bis 0,5 W(!) betragen.

Wie "problematisch" ist so etwas …(?)

Die zuständigen Behörden (Berufsgenossenschaft, Flugsicherung) sind bei kooperativem Verhalten ihrerseits sehr entgegenkommend (fernmündlicher Kontakt reicht meistens). Kann natürlich sein, dass sie beim ersten Mal nach einem Sicherheitskonzept fragen, worauf man sich vorbereiten sollte. Eigentlich ist auch nur eine Erstanmeldung erforderlich. Wenn allerdings die Standorte wechseln, wird mindestens die Flugsicherung jedes Mal wissen wollen, wo die Experimente stattfinden.

[cerker]

Die "100 s" ist die normgerechte Zeitbasis. Die 10 W/m² gelten für den spektralen Bereich ab etwa 550 nm bis 700 nm.

Ich verwende eine rote Laserdiode der Wellenlänge 660 nm.

Das ist zwar eine korrekte Überlegung, aber man kann sie umgehen, wenn man einen ausreichenden Sicherheitsabstand zu "begehbaren Flächen", hier Gebäude, Hochsitze oder dem Boden einhält (so kommen die 2,7 m aus der DIN 56912 doch wieder ins Spiel). Und bei Flugverkehr im Strahl ist sowieso Sense.

Gilt dies auch, obwohl in dem obigen Dokument beschrieben ist, dass ich den "erweiterten Sicherheitsabstand" berücksichtigen muss?

Ich würde versuchen herauszurechnen, wie weit der kritische Bereich überhaupt geht (Divergenz?). Dann kann man ein Agreement treffen, dass auf Sicht bzw. nach Gehör gearbeitet wird.

Dazu müsste ich die Optik aufbauen und die Divergenz messen, u.U. kann man die für die ersten Test über kurze Strecken auch künstlich schlechter machen.

Weder/noch! Es ist die Laserklasse maßgebend. Ab Klasse 3R (5mW, kollimiert) ist anzumelden, im Freien ist auch die Flugsicherung zu verständigen. Wenn die Strahlen in Klasse 1M oder 2M verbleiben, kann die stark aufgeweitete, maßgebliche Gesamtleistung bis 0,5 W(!) betragen.

Dieser Fall wäre mir eigentlich noch am liebsten, hast du gerade die Bedingungen zur Hand, um in Klasse 2M zu "rutschen"?

Dabei wird wahrscheinlich das Sicherheitskonzept abgefragt. Deshalb ist die beschriebene Verfahrensweise bei Sachkundigen (DARC Mitglieder gelten als solche) legal.

Nun ja .. ich bin zwar lizensierter Funkamateur, aber zur Zeit kein DARC-Mitglied (habe noch keinen mir passenden Ortsverband gefunden). Das ist ja keineswegs miteinander gekoppelt.

Gruß,
Christian

[ekkard]

Hallo Christian,

Ich verwende eine rote Laserdiode der Wellenlänge 660 nm.

In Ordnung, dann gilt der angegebene Grenzwert.
Höhe über begehbaren Flächen:

Gilt dies auch, obwohl in dem obigen Dokument beschrieben ist, dass ich den "erweiterten Sicherheitsabstand" berücksichtigen muss?

Ja, weil man aus einer seitlichen Position nicht gefährdet wird. Da muss schon jemand absichtlich in den Strahl langen (z. B. Spiegel an Stange).

Sicherheitsabstand für die direkte Bestrahlung: Die Norm spricht vom "nominal ocular hazard distance" (NOHD). Dieser kann bei Kenntnis der Strahlparameter berechnet werden. In der Tat kann man die Divergenz einstellen, so dass ab - sagen wir - 100 m Abstand auch bei Berücksichtigung des "bewaffneten Auges" keine Gefahr mehr besteht. Einer sachkundigen Person ist in diesem Fall zuzumuten, dass sie auf zufällige Beobachter achtet.

Keine Anmeldung, wenn Klasse 2M und weniger:

Dieser Fall wäre mir eigentlich noch am liebsten, hast du gerade die Bedingungen zur Hand, um in Klasse 2M zu "rutschen"?

Ja: bei 650nm, 1 mW auf die 7mm-Messapertur ~ 25 W/m² an der ungünstigsten Stelle im Strahl (meistens in der Strahlachse).

.. ich bin zwar lizensierter Funkamateur, aber zur Zeit kein DARC-Mitglied (habe noch keinen mir passenden Ortsverband gefunden). Das ist ja keineswegs miteinander gekoppelt.

Es kommt auf die Sachkunde an, die nach einer Prüfung für Funkamateure unterstellt wird. Man erwartet, dass du in der Lage bist, ein Sicherheitskonzept zu entwickeln und durchzusetzen. Es war ja nur ein Hinweis, dass eventuell bei Anmeldung des Betriebs danach gefragt wird. Sich bei uns hier schlau zu machen, ist ja bereits ein Weg.
Solange die Angelegenheit "funkamateurmäßig" bleibt, bin ich auch bereit, mein Wissen kostenos zu teilen. Ansonsten muss ich auf die Laserprüfstelle der TÜV Rheinland Product Safety GmbH verweisen.

[cerker]

Solange die Angelegenheit "funkamateurmäßig" bleibt, bin ich auch bereit, mein Wissen kostenos zu teilen. Ansonsten muss ich auf die Laserprüfstelle der TÜV Rheinland Product Safety GmbH verweisen.

Das bleibt sie in jedem Fall, ich möchte eine derartige Übertragung einfach ausprobieren. Kommerzielle Absichten sind nicht annähernd vorhanden.

Weitere Frage: Ich, und die Gegenstelle stehen auf einem Berg und "feuern" über ein Tal. Da das Gerät zur Ausrichtung usw. in bedienbarer Höhe aufgestellt werden muss, kann der 2,7 m Grenzwert bis zu einigen Metern Entfernung vom Gerät unterschritten werden. Genügt da ev. die Möglichkeit, dass ich diesen Bereich ja unter Kontrolle habe oder muss ich ein 2,7 m Stativ bauen und mich mit einer Leiter dahinter stellen?

Die Norm spricht vom "nominal ocular hazard distance" (NOHD). Dieser kann bei Kenntnis der Strahlparameter berechnet werden. In der Tat kann man die Divergenz einstellen, so dass ab - sagen wir - 100 m Abstand auch bei Berücksichtigung des "bewaffneten Auges" keine Gefahr mehr besteht. Einer sachkundigen Person ist in diesem Fall zuzumuten, dass sie auf zufällige Beobachter achtet.

Dies ist kein Problem, ich muss die Laserstrahlung ja auch in meinem eigenen Sinne ungefährlich machen, da die Gegenstelle ja naturgemäß genau in meine Richtung strahlt. Kommunikation mit der Gegenstelle ist auch möglich (Funkverkehr auf dem 2m Band, dies ist ein Band das dem Amateurfunk exklusiv zugewiesen ist und zwischen 2 Erhebungen auf einigen km auch mit Handfunkgeräten als zuverlässig gelten kann, Rückfalllösung Mobiltelefon).

Ja: bei 650nm, 1 mW auf die 7mm-Messapertur ~ 25 W/m² an der ungünstigsten Stelle im Strahl (meistens in der Strahlachse).

Bedeutet dies, dass eine Aufweitung auf diese Leistungsdichte (in den Modulationsspitzen) ausreicht, um ein Gerät der Klasse 2M zu erhalten? Dann würde ich diese Lösung wählen, die normale Divergenz sollte dann nach 50-100 m bereits für eine Leistungsdichte < 10W / m² sorgen. Ich werde dies selbstverständlich nachrechnen / prüfen. Über ein Messgerät verfüge ich leider nicht.

Gruß,
Christian

[ekkard]

Ich, und die Gegenstelle stehen auf einem Berg und "feuern" über ein Tal. Da das Gerät zur Ausrichtung usw. in bedienbarer Höhe aufgestellt werden muss, kann der 2,7 m Grenzwert bis zu einigen Metern Entfernung vom Gerät unterschritten werden. Genügt da ev. die Möglichkeit, dass ich diesen Bereich ja unter Kontrolle habe oder muss ich ein 2,7 m Stativ bauen und mich mit einer Leiter dahinter stellen?

Wenn die Kontrolle gewährleistet ist, müsste dies bei einem "Sachkundigen" ausreichen. Vielleicht noch ein paar Meter Flatterband aufstellen? Jäger müssen ja ähnliche Vorkehrungen treffen, um Spaziergänger nicht zu gefährden. (Rest der Fragen später!)

[cerker]

Ich habe mal eine Überschlagsrechnung durchgeführt. Dazu habe ich deine Näherungsformel auf den Durchmesser umgestellt:

d =1,8 * sqrt(P / Prel) mit P = Laserleistung, Prel = Leistungsdichte

Zur Einhaltung der Bedingungen der Klasse 2M am Strahlungsaustritt benötige ich demnach einen Durchmesser von

1,8 * sqrt(90 mW / (25 W / m²)) = 10,8 cm ~ 11 cm

Zur Einhaltung der NOHD (10 W / m²)) einen Durchmesser von:

1,8 * sqrt(90 mW / (10 W / m²)) = 17 cm

Unter der Abschätzung das ich 100 m beobachten und absichern kann benötige ich eine Divergenz:

div = arctan((17-11cm) / 100m) = 0,6 mrad

(Rechnung korrekt?)

Dies ist ja bereits ein sehr guter Wert für einen Laser, wird also bei der (bewussten) Einhaltung keinen großen Nachteil bedeuten.

In 5 km Entfernung erhalte ich mit 0,6 mrad Divergenz ein "Punkt" von:

d = tan(0,6mrad)*5 km + 11 cm = 311 cm

Dies führt zu einer Leistungsdichte von:

(0,63 * (4*90mW / ((1,555m)² * PI)) = 30 mW / m²

Dies sollte dann ja völlig ungefährlich sein, besonders da auf eine derartiger Entfernung noch eine nicht unerhebliche Streckendämpfung auftritt, die aber ja meines Wissens bei Sicherheitsbetrachtungen nicht berücksichtigt werden darf.

Gruß,
Christian

[ekkard]

Fortsetzung "Mon Aug 04, 2008 9:59 am"

Ja: bei 650nm, 1 mW auf die 7mm-Messapertur ~ 25 W/m² an der ungünstigsten Stelle im Strahl (meistens in der Strahlachse).

Bedeutet dies, dass eine Aufweitung auf diese Leistungsdichte (in den Modulationsspitzen) ausreicht, um ein Gerät der Klasse 2M zu erhalten? ...

Ja. "in den Modulationsspitzen" ist nicht einmal verlangt. Allerdings gilt auch nicht der Mittelwert, sondern das "reduzierte Einzelimpulskriterium" für Impulsfolgen. (Bei den Modulationsspitzen liegt man allerdings auf der sicheren Seite).

[cerker]

Ich wähle bewusst die Modulationsspitze, da ich in diesem Fall mit einer einfachen Begrenzung als Sicherheitsmaßnahme auskommen. Ansonsten müsste ich ja eine Modulationsüberwachung ähnlich der Safety-Schaltung bei den Showlasern verwenden.

Ich würde dann eine große Austrittslinse verwenden, in dessen Brennpunkt eine Laserdiode mit Optik sitzt, welche so eingestellt ist das die Linse entsprechend ausgeleuchtet ist (in diesem Falle muss sich natürlich die "virtuelle Quelle" im Brennpunkt der Austrittslinse befinden. Ich hoffe meine Optikkenntnisse sind noch ausreichend

Eine gleichartige Optik würde ich dann für die Empfangs-Fotodiode verwenden, das ganze kommt in ein geschlossenes Gehäuse, ich könnte also am Strahlaustritt Klasse 2M sicherstellen.

Würde dies dann anmeldefrei verwenbar sein?

Gruß,
Christian

[ekkard]

Ich wähle bewusst die Modulationsspitze, da ich in diesem Fall mit einer einfachen Begrenzung als Sicherheitsmaßnahme auskommen.

In Ordnung!

Ich würde dann eine große Austrittslinse verwenden, in dessen Brennpunkt eine Laserdiode mit Optik sitzt, welche so eingestellt ist das die Linse entsprechend ausgeleuchtet ist (in diesem Falle muss sich natürlich die "virtuelle Quelle" im Brennpunkt der Austrittslinse befinden. Ich hoffe meine Optikkenntnisse sind noch ausreichend

Ja. Du musst nur darauf achten, dass der Strahl in kritischen Bereichen (im Außenraum) nicht fokussiert wird (gleicher Test wie unten beschrieben).

ich könnte also am Strahlaustritt Klasse 2M sicherstellen.

Ja, müsste so ohne Meldung zulässig sein.
Als eine Prüfung, ob du wirklich die Strahlung ausreichend "verdünnt" hast, genügt ein Blatt weißes Papier, welches du in den Strahlengang hälst. Das diffus reflektierte (rote) Licht ist in diesem Leistungsbereich (< 3B) immer ungefährlich. Der Test ist bestanden, wenn die Strahlung relativ gleichmäßig verteilt ist und auf dem Blatt Papier nicht blendet (und auch keine "hot spots" aufweist).

[ekkard]

Zutreffende Beschilderung nicht vergessen. Diese kann auch selbstgemacht sein, wenn Layout und Farbe der Norm (auch BGV B2 bzw. BGI 832 - downloadbar oder auf meiner Homepage) entsprechen.

[ekkard]

Hallo Christian,
ich glaube, deine Rechnung hatte ich noch nicht geprüft.
Ich konnte keine Fehler finden.

In 5 km Entfernung …: 30 mW/m²

Dies sollte dann ja völlig ungefährlich sein, besonders da auf eine derartiger Entfernung noch eine nicht unerhebliche Streckendämpfung auftritt, die aber ja meines Wissens bei Sicherheitsbetrachtungen nicht berücksichtigt werden darf.

Ja, stimmt.