Handleiding OO8-project Semester 3.1, blok C, 2005/2006 - OED

Studentenhandleiding OO8 19/10/2005 

Handleiding OO8-project 

Semester 3.1, blok C, 2005/2006 

OO8-project: Freespace optische communicatie 

Vakcode: 5AB74 OO (ontwerp opdracht ) en NTV 

Studiepunten: 3 (OO) + 2 (NTV) (ECTS) 

Editor: dr.E.A.J.M. Bente 

Faculteit Elektrotechniek 

oktober 2005 

Pagina 1/30


Inhoudsopgave 

1. Inleiding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 

2. De opdracht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 

2.1. Secure Optics B.V. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 

2.2. De ontwerp-opdracht in detail. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 

2.3. Niet technische vaardigheden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 

3. Organisatie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 

3.1. Tijdsindeling, mogelijke trajecten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 

3.2. Rooster. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 

3.3. Beoordeling, verslaglegging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 

3.4. Begeleiding bij de ontwerpopdracht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 

4. Appendices OO8 opdracht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 

4.1. Beschikbaaar materiaal, reserverings-systeem voor materiaal . . . . . . . . . . . . . . . 18 

4.2. Kostenanalyse opdracht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 

4.3. Aanwijzingen voor het gebruik van diodelasers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 

4.4. Laser veiligheid, lichtvermogensmeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 

Pagina 2/30


1 Inleiding 

Dit is de studentenhandleiding voor het OO8 project “Freespace optische communicatie”. 

Hoofdstuk 1 t/m 3 geven een overzicht van het hele project. De appendices staan in hoofdstuk 4. 

Naast deze handleiding is er een OO8 website en deze speelt een belangrijke rol. Dit is een 

zogeheten wiki-web-site. Dat is een site waarvan de inhoud op eenvoudige wijze kan worden 

aangemaakt. Vaak ook door meerdere mensen tegelijk. 

Het adres is: http://oed-pc32.tte.ele.tue.nl/OO8/index.php/HomePage . Op het algemene deel van 

deze site staat alle informatie over de OO8 en de technische vaardigheidstrainingen (TV’s) 

inclusief de inhoud van deze handleiding. Daarnaast staat ook alle informatie over lokatie en 

tijden op de site. Dit algemene deel is voor iedereen toegankelijk. 

Een tweede deel van de site is een reeks groeps-websites. Iedere groep heeft zijn eigen site. Op 

deze site moet de voortgang van de projectgroep tijdens de ontwerpopdracht periode (blok C) van 

dag tot dag worden bijgehouden. Het is een elektronisch logboek van de projectgroep. De 

groepspagina’s vervangen het public folder systeem voor de groepen. Met een website zijn de 

gegevens beter te ordenen en aan te duiden. Iedereen in de groep kan de groepspagina’s wijzigen 

en uitbreiden. Het editen van de site gaat ook via de webbrowser. De groeps- en individuele 

pagina’s kunnen alleen worden bekeken als men de juiste naam en password gebruikt. Om 

pagina’s te kunnen editen en aanmaken moet men inloggen met een naam en een password dat 

men zelf kan kiezen. Op de introductiebijeenkomst zal een korte demonstratie worden gegeven. 

Bij deze OGO zijn de volgende mensen betrokken: 

Functie Naam TU/e – 

adres 

Tel.nr. Emailadres 

Projectcoördinator dr.E.A.J.M.Bente EH 10.09 e.a.j.m.bente@tue.nl 

Projectbeheerder ing. H. Moerman EH 10.15 h.moerman@tue.nl 

(materialen) 

Begeleiders 

TV’s en ontwerpopdracht 

ing. H. Moerman 

ir. B. Docter 

ir. H.C. Heyker 

EH 10.15 

EH 10.35 

EH 10.25 

Pagina 3/30 

h.moerman@tue.nl 

b.docter@tue.nl 

h.c.heyker@tue.nl 

Docenten commun. drs. O. Zeeuwen EH 0.25 4688 o.s.c.zeeuwen@tue.nl 

Vaard. En proj.man. drs. C. v.d.Bergh EH 0.25 

c.m.v.d.bergh@tue.nl 

Beheerder techn. fac. S. Couwenberg EEG 1.03 3245 j.a.e.m.couwenberg@tue.nl


2 De ontwerpopdracht 

2.1 Secure Optics B.V. 

Ronald Populier is altijd al een succussvol ondernemer geweest. Ooit in zijn schooltijd begonnen 

met het handelen in, en modificeren van brommer en kart onderdelen, heeft hij nu een succesvol 

engineering bedrijf voor high tech producten tot bloei gebracht. Als echte ondernemer was hij 

steeds op zoek naar nieuwe mogelijkheden. Zo ook in het jaar 2000. Ook hij kon niet ontkomen 

aan de verleidingen van de boom in de telecom industrie. Met een vlot verhaal over snel op te 

zetten verbindingen was hij in staat een aanzienlijke som geld los te krijgen van een groep 

venture capitalist (VC) firma (3J Investments Ltd. in de U.K.). Ronald heeft met dat geld het 

bedrijf Secure Optics B.V. gestart. Niet op zijn achterhoofd gevallen, heeft hij eerst een groot 

deel van dat geld goed opzij gezet, en heeft slechts een klein deel besteed aan een consultant en 

een paar spulletjes. De VC’s wist hij zoet te houden met mooie verhalen. Nu, een aantal jaren 

later werd hem dat niet eens zo kwalijk genomen. Ronald had belegd in vastgoed en dus geld 

verdiend, terwijl de meeste andere investeringen van de VC in de telecom al lang ‘belly up’ 

waren gegaan. Maar de situatie werd nu toch wel lastig want de VC eist een hoog rendement, er 

moest nu toch wel iets ‘echts’ gebeuren. 

In overleg met de consultant (Limited Strategies Inc.) en de investeerders werd besloten 

apparatuur voor optische straalverbindingen te gaan ontwikkelen. Dergelijke verbindingen zijn 

aantrekkelijk: 

• Ze kunnen snel worden opgezet en afgebroken en zijn dus zeer geschikt voor tijdelijke 

verbindingen. Er is alleen maar een directe zichtlijn nodig. 

• Er is geen vergunning nodig voor de gebruikte golflengte, i.t.t. microgolf verbindingen. Wel 

heeft men zich aan de veiligheidseisen van de intensiteit van de bundel te houden. 

• Er kan in principe een heel hoge bandbreedte van tientallen GHz of zelfs meer worden 

bereikt. 

• De lichtbundel is goed te collimeren en daardoor is deze ook moeilijk te onderscheppen. De 

intensiteit van het strooiveld is laag. 

De toepassingen van deze verbindingen zijn bijvoorbeeld het verbinden van diverse camera 

posities naar een regiekamer bij evenementen, of het maken van een netwerk verbinding tussen 

twee gebouwen, bijvoorbeeld als een bedrijf snel aan het uitbreiden is en er geen vaste kabel 

verbindingen zijn voor het interne netwerk. 

Er is een marktstudie verricht naar de mogelijkheden voor free-space communicatie systemen. De 

details van de resultaten staan elders in deze handleiding vermeld (opdracht TIO kostenanalyse). 

De hoofdpunten van de resultaten van dat onderzoek zijn: 

• Al naar gelang de afstand die kan worden afgelegd door de vrije ruimte, zijn er drie 

categorieën van systemen. Voor de korte afstand (30 meter), middellange afstand (30 – 

100 meter), en lange afstand (> 100 meter). 

o Korte afstand. Dit zijn goedkope systemen, waarvan men verwacht er een groot 

aantal te kunnen verkopen. 

o Middellange afstand. Deze systemen worden bijna tien maal zo kostbaar, en naar 

verwachting is de markt ook ongeveer 10 maal kleiner. 

o De kleinste markt is voor de duurste systemen die voor de lange afstanden 

gebruikt kunnen worden. 

Pagina 4/30


• Het systeem moet digitale data kunnen verwerken. Digitale audio via een standaard 

formaat is de minimale eis. Er is een standaard voor digitale verbindingen, de SPDIF 

interface (die tegenwoordig vaak al standaard in de PC op het moederbord zit), maar dit 

werkt niet goed over afstanden van meer dan 10 meter. Voor bijvoorbeeld studios die op 

locatie werken (reportages bijvoorbeeld of optredens) kan een hoge kwaliteit digitale 

audio verbinding over een grotere afstand heel bruikbaar zijn. 

Als algemene data en/of video kan worden verzonden dan kan er een hogere prijs 

worden gevraagd voor de systemen. Er is bijvoorbeeld een applicatie in de 

gezondheidszorg. Daar is behoefte om vanaf de werkplek van een specialist een 

kwalitatief goede videoverbinding te hebben met een collega behandelend arts die de 

patiënt behandelt, maar die minder gespecialiseerd is in de interpretatie van de 

diagnostiek. De specialist bevindt zich in een afdeling waar de videodata zijn gemaakt en 

hij wil overleggen met de behandelend arts die zich in bijvoorbeeld de polikliniek 

bevindt. Dat is typisch een ander gebouw op hetzelfde terrein, of een andere tent in het 

nood-veldhospitaal. De specialist en de behandelend arts moeten samen naar 

bijvoorbeeld de hartfilm kunnen kijken en met elkaar kunnen overleggen aan de hand 

van de beelden. Dat overleg kan met de telefoon. Voor de medische data is het van 

belang dat de lijn moeilijk is af te luisteren. 

Het ontwikkelteam staat nu voor de taak een systeem te ontwikkelen waarmee het bedrijf geld 

kan gaan verdienen op basis van de beschikbare marketing gegevens. Natuurlijk moet het hele 

systeem nog worden ge-engineered nadat het ontwikkelteam klaar is voor dat het geproduceerd 

kan worden. Het ontwikkelteam moet dus bewijzen/aannemelijk maken dat het ontwerp werkt en 

dat gemaakt kan worden voor de beschikbare toekomstige inkomsten. D.w.z. het ontwikkelteam 

moet het vertrouwen in de productie genereren (dat is de definitie van geld). Het meest 

overtuigende bewijs is natuurlijk een werkend systeem laten zien. 

Het punt waar het ontwikkelteam voor staat is dat ze niet drie volledige systemen kan ontwerpen 

en dan gaat kijken wat het beste is. De ontwikkeling moet eerder worden geconcentreerd op een 

bepaalde categorie (lange afstand, met alleen geluid bijvoorbeeld). 

De onwikkeling: 

Ronald Populier en de consultant hebben de ontwikkeling van het prototype voorbereid. Het team 

moet een prototype-systeem gaan bouwen en demonstreren. Het systeem moet bestaan uit een PC 

van waaruit de data op een laser of licht worden gemoduleerd. Als een laser wordt gebruikt voor 

de modulatie dan moet het licht via een glasvezel naar een zendtelescoop. Dit heeft praktische en 

veiligheids-redenen. De ontvangst-telescoop met daarop de detector moet dan op afstand kunnen 

staan met een PC eraan om het signaal in te lezen. 

Voor de ontwikkeling wordt een team opgezet. Daarin zitten: een groepsleider, een groepssecretaris, 

een laserveiligheid-specialist (gecombineerd met de specialist laseraansturing), 

technisch gespecialiseerde teamleden (die kunnen natuurlijk ook een van de bovengenoemde 

functies hebben) op de gebieden elektronica-ontwerp (laser aansturing en/of ontvanger 

elektronika), optisch systeem en transmissie, systeemontwerp en software zender/ontvanger 

Het ontwikkelteam wordt bijgestaan door een ‘facilitator’. Dit is een andere ingehuurde 

consultant die het ontwikkelproces begeleidt. Hij bewaakt het ontwikkelings-proces. De 

facilitator is wel technisch op de hoogte. (Dit is de begeleider) Hij kan in voorkomende gevallen 

doorwijzen naar een specialist. 

Pagina 5/30


Het team heeft de beschikking over materialen. Een deel daarvan moet worden ingehuurd per 

dagdeel (en dus ook van tevoren gereserveerd). 

Naast de van tevoren geregelde apparatuur kan het ontwikkelteam ook de facilitator vragen of 

men ook aan ander materiaal dat het team nuttig vindt kan komen. 

Veiligheid: 

Er zijn twee soorten veiligheidseisen die een rol spelen in de ontwikkeling. De eerste eis betreft 

het uiteindelijke systeem. De lichtintensiteit die mag worden uitgezonden is wettelijk begrensd en 

er zijn een aantal voorschriften waar het systeem aan moet voldoen. 

De tweede eis is de veiligheidsituatie tijdens de ontwikkeling. Daar moet ook veilig gewerkt 

worden. (Dit is elders in deze handleiding in detail omschreven.) Gedurende de ontwikkeling mag 

de laser situatie niet boven die van een klasse 3R situatie uitkomen. Daar moeten door de groep 

zelf ook maatregelen voor worden genomen d.m.v. afscherming en een interlock (dat is een 

schakeling die de laser uitschakelt als de afscherming wordt verwijderd, of een andere onveilige 

situatie ontstaat) e.d. In principe kan men een klasse 3 systeem maken met de geleverde 

apparatuur. De ontwikkelgroep heeft niet de beschikking over een speciale ruimte die kan worden 

afgesloten. Indien de arbeidsinspectie langs komt en een situatie aantreft die onveilig is wordt het 

werk ter plekke stilgelegd met alle gevolgen (ook financieel voor het project) van dien. 

Om zich aan de bovenstaande regels te kunnen houden moet de ontwikkelgroep de beschikking 

hebben over een lichtvermogensmeter. Deze moeten men zelf bouwen en calibreren m.b.v. een 

commerciele vermogensmeter (denk aan TVE Lichtdetectoren). 

2.2 De ontwerp-opdracht in detail 

De opdracht voor het project in OO8 

Ontwerp en bouw een optische telecomminicatie verbinding in de vrije ruimte in een richting 

waarmee Secure Optics B.V. zijn financiering kan veiligstellen en dus hopelijk opgebouwd 

worden tot een florerend bedrijf. Over de verbinding moeten digitale data worden verzonden. 

Over de verbinding moet een file met audio of video informatie worden verzonden. Idealiter 

wordt de file minstens op de afspeelsnelheid overgezonden. 

Het systeem moet worden ontwikkeld in het kader van een productontwikkelings afdeling in een 

bedrijfje dat een prototype moet bouwen. Deze ‘case’ met de randvoorwaarden sluit aan op de 

TIO Kostenanalyse uit semester 3.1. Aan de hand van deze ontwerpopdracht moet een model 

worden ontwikkeld en worden geschreven (Zie 4.2). Deze moet worden ingeleverd en wordt 

beoordeeld door Dr Cees Kokke, docent van de TIO kostenanalyse. 

Het doel is het meest geloofwaardige systeem te ontwikkelen. Die geloofwaardigheid wordt 

bereikt door een kwantitatieve onderbouwing van de keuzes gemaakt in het systeem. Het gaat 

niet om het op papier meest winstgevende systeem!! Als het minst winstgevende systeem goed 

werkt en de andere niet goed werken dan is de keus voor de investeerder duidelijk, deze kiest 

voor het laagste risico gegeven de vaste winstmarge die er voor de investeerder in zit. 

Nadere omschrijving van het te ontwerpen prototype. 

Het materiaal dat wordt aangeboden staat in detail beschreven in sectie 4.1. 

Pagina 6/30


De signaalbron: een PC (notebook) met een CD en een interface voor Sony – Philips Digital 

Interconnect Format SPDIF. (6MHz analoge bandbreedte is nodig voor SPDIF) 

Een lichtbron. Besloten is op zichtbaar licht golflengten te werken. Dit heeft naast het voordeel 

van een zichtbare lichtbundel dat het te gebruiken lichtvermogen wat hoger is dan de Near 

Infrared (NIR) bronnen. De groep kan kiezen uit: 

a) Een single mode Fabry-Perot laser op 635nm, 5mW, van Hitachi. De laser is duur, en 

relatief laag vermogen t.o.v. LED, maar hoge bundelkwaliteit en laag ruis niveau 

(coherente bron). 

b) Een tweede single mode Fabry-Perot laser op 635 nm , 5mW van Sanyo. Dit model is 

voordeliger dan de Hitachi, maar nog niet getest. 

c) Een hogervermogen multimode laser op 690nm 35mW. Slechtere ruiseigenschappen. 

Er zijn een aantal veiligheids issues bij deze laser. Zie ook 4.2. 

d) Een LED bron (rood, groen en blauw). Goedkoop, veel vermogen, maar slechte 

bundelkwaliteit, hogere ruis (incoherente bron), bandbreedte is beperkt, maar kan wel 

gebruikt worden. 

De diode lasers raken heel gemakkelijk beschadigd. In appendix 4.3 staan een aantal punten 

opgesomd waar men op moet letten bij het gebruik van de lasers. 

De keuze van de lichtbron heeft gevolgen voor de keuze van de aansturing, glasvezel en 

veiligheid. Deze kan pas gemaakt worden als het hele systeem wordt doorgerekend/bekeken. Het 

licht uit de laser wordt gecollimeerd door een aspherische lens. We bieden de laser gemonteerd in 

een houder aan. Aan de elektrische zijde monteren we in de aangeboden laser ter bescherming 

een diode tegen reverse biasing en een weerstand. Zie het Wiki-web voor details: http://oedpc32.tte.ele.tue.nl/OO8/index.php/LaserInfo 

Modulatie systeem en laseraansturing. 

Het principe van hoe de informatie wordt overgedragen ligt in principe niet vast. Een eenvoudige 

amplitude modulatie van het digitale signaal kan waarschijnlijk goed werken, maar heeft wel een 

probleem. Het materiaal dat wordt aangeboden is gericht op directe modulatie van de lichtbron. 

De driver voor de laser moet worden ontwikkeld en gebouwd door de projectgroep, evenals de 

elektronika achter de licht-detector. In de aangeleverde literatuur zit standaard mogelijkheden 

voor laser en LED driver schakelingen en detector schakelingen. Om het optimale uit zo’n 

systeem te halen moet echter aan alle details aandacht worden gegeven. Zo moet bij de diodelaser 

een actief terugkoppel systeem worden gemaakt als men gegarandeerd het optimale 

uitgangsvermogen wil hebben. Hiertoe kan de ingebouwde fotodiode gebruikt worden. Met name 

voor de 35mW laser zijn voorzieningen nodig bij de voeding zoals een beveiliging bij het openen 

van de afscherming (een zogeheten interlock). Dat is niet ingewikkeld maar het moet er wel zijn. 

Zie voor de details het hoofdstuk over de laserveiligheid. 

Het signaal moet uit de PC worden geinterfaced naar de aansturing van de lichtbron. Er moet een 

interface komen vanuit de PC naar de lichtbron sturing/voeding. We gaan standaard uit van een 

continue datastroom voor een audioverbinding. Het systeem moet bestand zijn tegen 

onderbrekingen, d.w.z. een korte onderbreking van de lichtbundel moet alleen resulteren in een 

korte onderbreking van het beeld en/of geluid. Daarom bieden we de apparatuur aan voor een 

SPDIF digitale audio verbinding (44.1kHz met 16 bit, twee-kanaals, 1,41 Mb/s). Dit maakt een 

éénrichting-verbinding mogelijk. Met zo’n SPDIF verbinding kan men, in plaats van audio, ook 

andere data zoals video over gaan zenden door de informatie in een .wav file te verpakken. Uit de 

ontvangen .wav file kan dan weer de informatie worden gehaald. Het over te zenden signaal kan 

Pagina 7/30


ook weer verder gecodeerd worden om de gevolgen van een korte onderbreking van het licht te 

minimaliseren. 

De digitale signalen uit de SPDIF poort of andere bronnen moeten op de laser worden overgezet. 

Ook moet er elektronika zijn om de signalen van de detector naar de ingang van de PC aan de 

ontvangst kant te brengen. Deze delen moet door de projectgroep worden ontworpen en gebouwd. 

Dit willen wij zo open mogelijk laten en daarom volgt hier ook niet al te veel informatie. 

Voor de laser zijn vooral van belang: 

• de stroom mag nooit boven de maximum rating komen; 

• het laservermogen mag niet onbedoeld boven de veiligheidsgrenzen uitkomen; 

• het piek-laservermogen mag niet boven de maximum rating uitkomen; 

• de diodelasers zijn erg gevoelig voor beschadiging door ‘electrostatic discharges’ (ESD). 

Een boek en een aantal websites met informatie en praktische voorbeelden van circuits zijn 

beschikbaar. Die circuits zijn in het algemeen niet direct toepasbaar, vooral omdat de specifieke 

onderdelen niet verkrijgbaar zijn. Per groep zijn drie lasers beschikbaar. 

Glasvezels. 

Het licht uit de laser lichtbron moet in een vezel worden gekoppeld om het licht naar het optisch 

richtsysteem (hiervoor is een standaard telescoop gekozen) te leiden. De inkoppeling van de laser 

in de vezel en in de telescoop is iets dat goed bekeken moet worden en hangt samen met de keuze 

van de vezel: 

a) single mode glasvezel (standaard vezel op 1550nm) Deze vezel zal niet single mode 

zijn voor 630nm, dit type was voor 100m lengte meer dan 10 zo duur. 

b) multimode vezel (glas), step index, 1 maat, 200µm core, 

c) multimode vezel (glas), graded index 62,5µm core. 

De vezels zijn voorzien van standaard koppelingen. FC connectoren op vezels a) en b), en SMA 

connectoren op de multimode vezel. Voor alle soorten vezels zijn er kabels met een vaste lengte 

van 100m. Voor de multimode vezel zijn er ook een drietal vezels met 5 meter lengte. 

De vezel heeft een bepaalde numerieke appertuur en core diameter en de inkoppeling daarop 

moet goed gebeuren. Aanpassen van de laser bundel divergentie aan de numerieke appertuur van 

de vezel. Wij bieden standaard AR-gecoate aspherische optiek aan voor de laser collimatie en de 

focusering in de vezel. Voor een single mode vezel (SMF) moet men met Gaussische bundels 

rekenen. MM fibre kan met ray-tracing. 

De inkoppeling is een mechanische opstelling die in zijn geheel wordt aangeboden (introductie 

van de opstelling in TVE Lichtpropagatie). Deze kan eventueel worden uitgebreid met Spindler 

Hoyer / Thorlabs opto-mechanisch materiaal en optiek als men denkt daarmee de inkoppeling te 

kunnen verbeteren. 

Uitkoppeling/telescoop. 

Het uiteinde van de glasvezel wordt uitgekoppeld met een standaard collimatie lens en met 

behulp van een telescoop gecollimeerd tot een bundel die bijvoorbeeld tussen de twee gebouwen 

kan lopen. Hiervoor gebruiken we een standaard astronomische telescoop met een 

motorgestuurde montering. Die motorsturing kan eventueel ook met een PC worden 

gecontroleerd. Een 70mm diameter refractor kan de bundel voldoende vergroten tot een 

voldoende lage vermogensdichteheid (< 1mW op een cirkeldiameter van 7mm, zie ook 4.4). 

Bij het gebruik van een single mode vezel heeft men een diffractie-gelimiteerde bron, met hoge 

kwaliteits optiek kan dan de theoretische limiet van collimatie worden bereikt zodat zoveel 

Pagina 8/30


mogelijk licht bij de ontvanger komt, er moet wel nauwkeurig worden gericht. Bij gebruikt van 

multimode vezel zit men ver boven die limiet. Maar er kan een LED worden gebruikt en lagere 

kwaliteit optiek. Het kan meer robuust zijn, een grotere lichtbundel hoeft ook minder goed te 

worden gericht. 

Detector telescoop. 

Voor deze telescoop kan men kiezen uit twee typen telescoop. Het eerste is eenzelfde model als 

aan de zendkant (70mm refractor). Er is ook een andere keuze mogelijk. In principe is het 

gunstiger een wat grotere opening van de optiek te hebben aan de ontvangst zijde. Daarom 

kunnen we hier een 114mm spiegeltelescoop gebruiken. Dit is een standaard Newton 

astronomische kijker met montering. Het is een optisch systeem dat de bundel ontvangt en 

afbeeldt op de detector, eventueel via een aantal filters (deze zijn beschikbaar). De zender (laser 

of LED) werkt in een bepaald golflengte gebied en men kan een optisch filter voor de detector in 

het optische pad plaatsen om ander licht (daglicht e.d.) te onderdrukken. Filters geven ook verlies. 

De telescopen staan op statieven en zijn dus mobiel. Met een mobiele ontvangsteenheid kan men 

dan de afstand tussen de twee telescopen geleidelijk opvoeren. 

Om een bepaalde datasnelheid te kunnen halen moet een bepaalde hoeveelheid licht op de 

detector vallen om het signaal voldoende uit de detector ruis te halen. Hoe groter de detector hoe 

langzamer deze wordt, en hoe meer ruis (achtergrond signaal) er is, maar het wordt gemakkelijker 

te richten en in principe kan er ook veel meer licht op worden opgevangen. Het signaal van de 

detector (foto-diode) moet worden versterkt en afhankelijk van de modulatie techniek worden 

bewerkt. Bij toepassing van een digitaal AM modulatiesysteem is een stroom-spanningsomzetter 

en versterker nodig achter de fotodiode. Daarna is een discriminator nodig. Dit signaal moet 

daarna geinterfaced worden naar een PC (notebook) of ontvanger voor het digitale video/audio 

signaal. De ontvangen informatie in de PC kan worden gecontroleerd op fouten. 

Een goede manier om naar het systeem te kijken is om eerst een lichtbudget op te stellen voor de 

verbinding. Hoeveel licht is er nodig op de detector? Vanuit de eisen voor de optische detector, de 

datasnelheid en het modulatie systeem volgt een minimum hoeveelheid licht energie/vermogen 

dat op de detector moet vallen. Hoeveel licht kan de ontvangst telescoop verzamelen? Hoeveel 

licht komt er aan bij de ontvanger? Hoeveel variatie zit daarin en wat is de invloed van het 

daglicht? De bundel in de vrije ruimte kan op verschillende manieren worden onderbroken 

(vogels, blaadjes) en verstrooid (regen, mist e.d.). Hoe vangt men dit op, met een hoger 

vermogen? Het gebouw kan bewegen? Hoe vangt men dit op, hoe groot is het probleem? Hoeveel 

moet vanuit de zendtelescoop uitzenden? Er zijn veiligheidseisen die aan de lichtbundel in de 

vrije ruimte moeten worden gesteld. Deze geven de maximale vermogensdichtheid (afhankelijk 

van de golflengte). In combinatie met de eis aan de hoeveelheid licht die nodig is in de ontvanger 

geeft dit een ondergrens aan de bundel diameter. Hoeveel licht moet er uit de glasvezel komen? 

De keuze van de glasvezel beïnvloed hoe goed de het licht uit de zendtelescoop kan worden 

gecollimeerd. Hoeveel licht moet er uit de laser komen? Hoeveel variatie zit daarin in de diverse 

omstandigheden? De keuze van de componenten en systeem prestaties zijn hier allemaal van 

invloed. Het gaat er in deze ontwerpopdracht om dat de gemaakte keuze kwantitatief 

worden onderbouwd en beargumenteerd. 

Aan te bieden materialen en literatuur staan in detail omschreven in de appendices en op de OO8website. 

Als men ander materiaal wil gebruiken, aarzel dan niet om daarnaar te informeren. 

Pagina 9/30


2.3 Niet technische vaardigheden 

De volgende activiteiten m.b.t. de niet-technische vaardigheden komen aan de orde in deze OO. 

• Project team leider. Iedere OO groep heeft een team leider en iedere student wordt geacht 

eenmaal als team leider te hebben gefunctioneerd. Bij de indeling in de OO groepen 

wordt ervoor gezorgd dat er altijd iemand is die nog projectleider moet zijn. 

• In de projectteams wordt gewerkt met een Wiki groeps-website als documentatie systeem 

en voor de bewaking van de voortgang van het project. De opbouw, kwaliteit en het 

gebruik van het de website wordt beoordeeld. Olga Zeeuwen geeft hiervoor een 

beoordeling. Deze site neemt de rol over van de zogeheten public folders. 

• In het project speelt een model voor de berekening van de opbrengsten van het project 

een belangrijke rol. De opzet van dit model is een opdracht die bij TIO Kostenanalyse 

hoort. Het model wordt ingeleverd bij de docent van het TIO Kostenanalyse (zie agenda). 

De getallen die worden ingevuld en de keuze van de componenten zijn onderdeel van 

OO8. In de tussenrapportage moet hier ook aandacht aan worden besteed. 

• Iedere deelnemer aan de OO moet gedurende het project een verslag van maximaal vier 

pagina’s schrijven over zijn/haar activiteiten. Het eindverslag van de groep bestaat uit 

delen die door de verschillende groepsleden worden geschreven. Er moet duidelijk 

worden aangegeven wie wat geschreven en gedaan heeft. 

• Iedere groep moet een eindpresentatie geven. 

• Studenten worden er hierbij gewezen op de mogelijkheden van het zoeken van informatie 

via INSPEC en de IEEE electronic library. 

Pagina 10/30


3 Organisatie 

3.1 Ruimten en materiaal 

Het werk aan OO8 loopt in blok C in het eerste semester. Er is een introductie-bijeenkomst bij de 

aanvang van blok C. 

Ruimten 

De projectlokalen staan vermeld op de website voor OO8. Daarnaast is er een ruimte voor het 

materiaal dat op inschrijving te gebruiken is (telescopen, power meter etc). Zie ook de website. 

Materiaal 

Bij deze opdracht wordt veel materiaal gebruikt dat uit kleine onderdeeltjes bestaat. Wees hier 

zuinig op. Ook die kleine onderdelen kosten veel geld. 

Sommige apparatuur moet worden gereserveerd. Daarvoor ligt een schrift in de kamer waar deze 

apparatuur is opgeslagen. Bij de reserveringen voor apparatuur kan alleen voor blokken van 2 uur 

worden gereserveerd. Overleg met elkaar. Bijvoorbeeld: is men eerder klaar, kijk dan even na of 

een andere groep in het blok erna dezelfde apparatuur heeft gereserveerd en laat ze weten dat 

deze nu vrij is. Over het gebruik voor langere perioden dan twee uur moet je overleggen. 

Leg/breng de apparatuur altijd compleet terug en in de oorspronkelijke staat. 

De diode lasers zijn kwetsbaar, we herhalen dat nog maar een keer. Iedere groep krijgt maximaal 

drie lasers ter beschikking. Daarna krijgt de groep geen lasers meer. 

Pagina 11/30


3.2 Rooster 

In blok C staan voor de OO8 en NTV de volgende uren open: 

• maandag uren 1,2 

• dinsdag uren 1 t/m 8 

• donderdag uren 1 t/m 8 

• vrijdag uren 7,8 

Een meer gedetailleerd overzicht voor het gehele project staat op de website: http://oedpc32.tte.ele.tue.nl/OO8/index.php/OoScheduleAndDeliverables 

. Het beste is om in de loop van 

het project de website te raadplegen omdat er altijd aanpassingen mogelijk zijn. 

Pagina 12/30


3.3 Werkwijze, beoordeling, verslaglegging 

Toegang tot de ontwerpopdracht 

Bij aanvang van de ontwerpopdracht moeten de studenten aan de volgende eisen voldaan hebben 

willen ze door kunnen gaan met het project: 

• Alle TVs moeten met goed gevolg zijn afgelegd. 

• Een getekende veiligheidsverklaring (i.v.m. de laserveiligheid) moet zijn ingeleverd. 

De ontwerpopdracht 

Gedurende de ontwerpopdracht moet de voortgang en status van het project worden bijgehouden 

op het OO8 Wiki web. Iedere groep heeft een web-site die moet worden gebruikt voor de 

verslaglegging en administratie van de groep. De verzorging van die groeps-site kan gebeuren 

door een van de groepsleden maar het mag ook door meerdere. Per dagdeel moet er gemeld 

worden wat de activiteiten waren voor die dag, wie de activiteiten heeft verricht en wie 

rapporteert op het Wiki-Web. In de verslagen kan worden verwezen naar materiaal dat op de 

webpagina’s is geplaatst. De opbouw en het gebruik van het wikiweb wordt beoordeeld als niet 

technische vaardigheid. De web-site dient verder als informatiebron en voortgangsbewaking voor 

de begeleiders. 

Een wiki web-site is iets anders dan de public folders. Bijvoorbeeld: als je notulen of 

aantekeningen op de pagina’s zelf maakt en niet in een file, dan kun je die informatie altijd up to 

date houden. Je hebt dan geen problemen meer met, wat is de laatste versie e.d. Als je wel files 

wilt of moet bewaren via de site dan kan daar een meer uitgebreide uitleg bij van wat de file moet 

voorstellen en je eindigt niet zo snel met bergen files waarvan je geen idee hebt waarvoor ze zijn. 

Er zijn twee fasen in de ontwerpopdracht. 

In de eerste fase maakt de projectgroep een beargumenteerde beslissing over wat voor systeem 

men wil gaan bouwen. Dat gebeurt op basis van het financiële model voor de drie sets van 

systeemeisen die in de opdracht van de TIO kostenanalyse zijn gegeven, samen met een studie 

van de technische mogelijkheden. 

De groep moet gaan kiezen wat voor systeem ze gaan maken. Dat betekent dat men moet weten 

welke onderdelen er in het systeem gebruikt gaan worden om de kosten te kunnen bepalen. Hoe 

haalbaar zijn de eisen? Welke glasvezel ga je gebruiken? Hoeveel licht verlies je in de telescoop. 

Kun je die voldoende naukeurig richten, enz, enz. Er zijn veel onzekerheden in een ontwerp. Die 

kun je reduceren door metingen, tests en simulaties aan subsystemen te doen. 

Aan het eind van de eerste fase heeft de projectgroep een keuze gemaakt voor de specificatieset 

voor het systeem. Ook heeft de projectgroep een idee hoe men het systeem technisch wil gaan uit 

voeren. 

Het zal duidelijk zijn dat de keuzes in deze eerste fase nog niet definitief kunnen zijn, maar het 

gaat erom dat er een duidelijke kwantitatieve argumentatie ligt waarom de keuzes gemaakt zijn en 

dat men weet wat voor tests en testmetingen men moet gaan uitvoeren om die keuze verder te 

onderbouwen en eventueel aanpassingen te maken. De taken zijn verdeeld over de groepsleden en 

de groepsleden weten hoe zij hun taak gaan aanpakken. 

Pagina 13/30


De eerste fase wordt afgerond met een voortgangsverslag van ieder lid van de projectgroep. In de 

projectgroep moeten de taken worden verdeeld over drie gebieden: 

1. Het gehele systeem en de software. 

2. De elektronica voor de laser driver en ontvanger. 

3. Het optische systeem en de optische signaaltransmissie. 

Op ieder van die gebieden zullen (in de meeste gevallen bij 6 groepsleden) twee mensen actief 

zijn. Van ieder groepslid wordt verwacht dat hij of zij een individueel verslag inlevert op het 

gebied van zijn of haar specialisatie. Bij een groep van 6 personen worden dus per specialisatie 

twee rapporten verwacht. 

In ieder individueel verslag moet zijn aangegeven: 

1. Formuleer de opdracht / taak die men heeft. 

2. Wat zijn de specificaties van wat men moet realiseren. 

3. Wat is de oorsprong van de specificaties; hoe staan ze in verband met de andere 

onderdelen? 

4. Hoe ga je het probleem aanpakken, welke oplossing wordt er voorgesteld? 

5. Waarom deze aanpak en oplossing (welke kwantitatieve technische en kosten redenen)? 

6. Hoe ga je testen of het een goede oplossing is? 

7. Welke metingen moeten daarvoor worden gedaan? 

8. Wat is jouw tijdsplanning voor de rest van de periode? 

Laat deze punten duidelijk in de structuur van je verslag naar voren komen. 

Meer specifiek voor de drie specialisatie gebieden moet in de verslagen het volgende worden 

behandeld: 

1. Systeem en software: 

a. de keuze voor welk systeem men gaat realiseren; 

b. de te ontwikkelen programmatuur, programmastructuur en bibliotheken; 

c. wat gaat men doen aan foutendetectie, hoe ondervangt men onderbrekingen op; 

d. de specificaties van het systeem en de software. 

2. Elektronica: 

a. de specificaties voor de prestaties van de laser en laseraansturing; 

b. de specificaties voor de detectieschakeling (gevoeligheid, bandbreedte etc.); 

c. het verband tussen deze specificaties en systeem aspecten (zoals het gekozen 

modulatie schema, hoe vang je variaties in de intensiteit van het licht op); 

d. de oplossingen die zijn gekozen in de schakelingen en de redenen (kwantitatief). 

3. Optisch systeem en transmissie: 

a. de specificaties voor het optische systeem dat men wil realiseren 

b. het geplande lichtbudget (hoeveelheid licht uit de laser, verliezen in de diverse 

onderdelen). 

c. het verband tussen deze specificaties en systeem aspecten (hoeveel licht moet er 

op de detector komen, wat is het gevolg van daglicht, welke variatie in licht 

intensiteit zal er ontstaan, wat zijn de gevolgen van variatie in uitlijning tussen de 

telescopen) 

d. de oplossingen die zijn gekozen in het optisch pad en de redenen (kwantitatief). 

Als twee mensen op hetzelfde specialisatie gebied werken (wat typisch het geval zal zijn) dan 

moet men natuurlijk goed samenwerken bij het maken van de verslagen. Er kan wel een verdeling 

worden gemaakt wat de taak betreft, maar let erop dat de twee verslagen samen het 

specialisatiegebied goed afdekken. 

Pagina 14/30


Dit verslag moet maximaal 4 pagina’s lang worden (meer lezen we niet). Voor details kun je 

naar de website verwijzen. Het verslag wordt nagekeken in de week waarin het wordt ingeleverd, 

en het wordt zo snel mogelijk besproken. De bespreking is vanwege het tijdsbeslag met twee 

mensen (de twee specialisten) tegelijkertijd. Er wordt naar gestreefd om dat in dezelfde week te 

doen. 

De inlevertermijn staat in de agenda op de website. 

Als een van de onderdelen van deze bespreking onvoldoende is uitgevoerd dan moet dit worden 

verbeterd en opnieuw worden besproken. Dat kan in een kleinere kring en kan beperkt zijn tot een 

of twee leden van de groep. 

Hierna volgt de tweede fase waarin het gekozen systeem wordt verder ontwikkeld, testen worden 

uitgevoerd, gerealiseerd en geoptimaliseerd. 

In de laatste week van blok C geeft iedere groep geeft een presentatie van de behaalde resultaten. 

Zie de agenda op de website voor de datum en details. Aan de orde komen: 

• Presentatie van gerealiseerde oplossing en behaalde (deel)resulaten. 

• Hoe men tot de oplossingen is gekomen. 

• Bespreking van de resultaten, wat waren de begrenzingen, verder mogelijke 

verbeteringen. 

• Conclusie voor de BV. Haalt het project de criteria van de investeerders. Hoe moet het 

verder? 

De laatste activiteit in de week is dat iedere groep een periode van twee uur krijgt om te 

demonstreren wat men heeft bereikt. Die langere periode is nodig voor het opzetten van de 

opstellingen. Alle deelresultaten kan men ook laten zien in die tijd. 

Verder moet er een schriftelijk eindverslag worden ingeleverd. In dit verslag wordt het volledige 

prototype gepresenteerd. 

• Inleiding. 

Wat was het doel van het werk van de groep, wat voor systeem wilde men 

ontwikkelen? Wat waren de specificaties die men wilde aantonen. 

• Methoden en het systeem. Hoe is het systeem ontworpen? Omschrijving van het 

gerealiseerde systeem. Waarom zit het zo in elkaar? Hoe en waarom zijn de 

componenten geselecteerd en/of ontworpen en gedimensioneerd in dit systeem? 

Geef kwantitatieve argumenten. 

• Resultaten en discussie. Presentatie van de (meet-)resultaten en karakterisatie van 

de ontwikkelde onderdelen van het systeem. Presentatie van meet- en 

karakterisatie-resultaten van het hele systeem. Bespreek deze, werkt het allemaal 

zoals verwacht en zo niet waarom? 

• Conclusies. In hoeverre voldoet het systeem aan de in de inleiding genoemde 

doelstelling? Welke onderdelen voldoen wel, welke niet? Wat beperkt de 

mogelijkheden van het huidige systeem? Kan het systeem verder worden 

verbeterd en hoe? Kan het project doorgaan? 

Laat bovenstaande structuur duidelijk in het verslag naar voren komen. Dit eindverslag moet door 

de groep worden opgesteld. Voor de verschillende onderdelen moet duidelijk worden aangegeven 

wie wat heeft geschreven en gedaan, zodat naast een groepscijfer ook een individueel cijfer kan 

worden gegeven. Ga voor de verdeling van de onderdelen over de groepsleden uit van de 

Pagina 15/30


specialisaties. De bovengenoemde indeling kan wel wat worden aangepast om de verdeling over 

de groepsleden te vereenvoudigen. 

De inlevertermijn voor het groepsverslag is gegeven in de agenda op de website. 

Beoordeling 

Er worden vier cijfers gegeven: 

1. Een individueel cijfer voor het eerste verslag (10%) 

2. Een individueel cijfer voor de voortangsbespreking (10%) 

3. Een groepscijfer voor de einddemonstratie, presentatie en WikiWeb (30%) 

4. Een individueel cijfer voor bijdrage aan het eindverslag en een beoordeling van de 

activiteiten door de begeleider en aan de hand van het WikiWeb (50%) 

Tussen haakjes staat de bijdrage aan het eindcijfer gegeven. 

Registratie van de door de begeleiders aangeleverde resulaten wordt gedaan door de 

projectcoordinator. 

Pagina 16/30


3.4 Begeleiding bij de ontwerpopdracht 

Iedere OO groep heeft een begeleider. De begeleider beoordeelt het werk en is een vraagbaak 

voor de groep. De begeleider zal af en toe langskomen om te zien hoe het gaat. De groep kan met 

de begeleiders of projectcoordinator contact opnemen voor vragen. Het aanspreken van de 

begeleider telt niet mee bij de kosten van het project. Dit is om te garanderen dat de begeleider 

een goed inzicht kan krijgen in de activiteiten in de groep. 

Iedere begeleider heeft twee groepen. 

De begeleiders voor OO8 zijn: 

Hans Moerman 

Hugo Heyker 

Boudewijn Docter 

Erwin Bente 

De georganiseerde contact momenten van de begeleider met de groep zijn de besprekingen van de 

individuele verslagen en de groepspresentatie en demonstratie. Verder gaat het initiatief uit van 

de projectgroep om contact op te nemen met de begeleider. 

Pagina 17/30


4 Appendices 

4.1 Beschikbaaar materiaal en reserveringen 

Omschrijving van alle materiaal dat gegarandeerd beschikbaar is (behoudens overmacht), en heel 

globaal wat de functie ervan is. Uitgebreide documentatie van het materiaal is op de OO website 

te vinden. 

Iedere groep heeft de volledige beschikking over: 

1. gereedschapsetje (van practicum) 

2. elektronika breadboard 

3. voedingen 

4. soldeerapparatuur 

5. BNC coax kabels, BNC – banaan verloopstukjes, BNC-Tstukken e.d. 

6. digitale oscilloscoop 60 of 100MHz (2 of 4 kanaals) (er zijn een aantal interfaces voor de 

notebook computers voor deze computers). 

7. Puls/functie-generator 15 MHz 40% duty cycle 

8. Een PC met daarin een CD of DVD speler en een geluidskaart met SPDIF in/uitgangen 

(elektrisch en optisch). 

9. elektronika materialen (onderdelen op-amps, diodes, kleine leds, vero-board etc.) 

10. Onderdelen voor de zelf te bouwenlichtvermogensmeter (minimaal FDS1010 op cage 

plate, voeding en multimeter) 

11. 1 HL6312G 635nm 5mW Hitachi diode laser (9mm can). De laser moet worden 

aangeboden met een reverse bias protection diode eraan. 

12. 1 HL6738MG 690nm 35mW Hitachi diode laser (5.6mm can) 

13. 1 Sanyo DL3148-025 635nm 5mW diode laser (5.6mm can) 

14. 3 hoogvermogen LEDs (LumiLeds Luxeon Star/O Red, Blue, Green) 

15. C230TM-B 600-1050nm moderate NA Optic voor de laser collimatie f =4.5mm, 

N.A.=0.55, AR coating 

16. S1TM09 mounting optic adapter voor de C230TM-B aspheric lens 

17. CP02/M threaded cageplate, hier past de S1TM09 houder met de lens in. deze cageplate 

past op het Spindler Hoyer Mikrobank materiaal 

18. S1LM9 Laser mount, om een laser diode met een 9mm can of 5.6mm laser can te 

bevestigen 

19. SPT1/M Slip Plate Positioner Coarse. Een cage plate met XY positionering waar de 

S1LM9 Laser mount in past. 

20. twee CP01/M dichte cage plate waar een detector op gemonteerd kan worden. 

21. FDS100 Si PIN fotodiode 10ns risetime 

22. FDS010 Si PIN fotodiode 1ns risetime 

23. FDS1010 Si detector 10x10mm 2 

24. Twee lange stangen SH mikrobank 

25. Twee houders voor de stangen 

26. MB3030/M Breadboard, M6 matrix plaat 30cm bij 30cm 

27. bevestigingsmateriaal voor de stangenhouders op de matrix plaat 

28. Een boekje lenspapier 

29. Een druppelflesje propylalkohol en tangetje voor schoonmaken optiek 

30. Een boek: Optoelectronics, Fiber Optics, and Laser Cookbook. 

31. Een SPDIF interface met USB aansluiting. Model Edirol UA-1D USB Audio Interface 

cable. 

Pagina 18/30


Voor alle groepen samen zijn er: 

32. Twee maal een KT112/M Laser diode to Single/Multimode Fiber Coupler. De cageplate 

met de laser collimatie-lens en de cageplate met de laser kunnen hier op worden 

geplaatst. De glasvezels kunnen met een FC of SMA connector worden aangesloten en 

worden uitgelijnd met twee differentieel micrometers (X-Y) en een gewone micrometer 

voor de focussatie. Let erop dat je dit materiaal compleet houdt! 

33. Twee maal een C220TM-B 600-1050nm AR coated lens in een ring voor de focusatie 

van het licht in de vezel. f = 11.0mm, N.A. = 0.25 

34. Twee maal een glasvezel 100m Single Mode Fibre voor 1550nm met FC connectoren 

35. Twee maal een GRIN glasvezel 62.5µm kern, 100m lang met FC connectoren 

36. Eén maal een multimode vezel 200µm kern, 100m lang (deze vezel is nogal duur, 

vandaar er maar een is) met SMA connectoren. 

37. Drie maal een multimode vezel 200µm kern, 5m lang met SMA connectoren. 

38. Twee maal een FC collimation Package 600-1050nm AR coated (F230FC-B). Dit is een 

stukje optiek in een metalen cylinder met een FC connector erop. Geeft een 

gecollimeerde bundel uit de vezel. 

39. Drie maal een SMA collimation Package 600-1050nm AR coated (F230SMA-B). Dit is 

een stukje optiek in een metalen cylinder met een SMA connector erop. Geeft een 

gecollimeerde bundel uit de vezel. 

40. Drie maal een AD11F fibre collimation adapter for SM1 series mount. Houder voor de 

collimation package die in een cage plate kan worden geplaatst. 

41. Een CP01/M Threaded Cage Plate. Hier can de fibre collimation adapter in worden 

geplaatst. 

42. Vier stangen S&H mikrobank 

43. en een oude cageplate die wordt gemonteerd aan de zendtelescoop. De threaded cage 

plate, de vier stangen en deze cageplate vormen de inkoppeling op de telescoop. 

44. Drie (of twee) 70mm refractor met een tweetal oculairen. Op aluminium statief met een 

azimuthale montering, motor gestuurd. De telescoop heeft een omklap spiegel en een 

camera aansluiting. 

45. Eén ontvangst telescoop, Newton spiegeltelescoop 114mm opening en 500mm 

brandpuntsafstand. 

46. Net als bij de zend telescoop, een oude cage plate gemonteerd aan de ontvangst telescoop 

met daarin 

47. Vier S&H stangen. 

48. Twee cageplates voor de montering van een interferentie en een glasfilter 

49. Hierachter kan de cageplate met de detector worden gemonteerd die iedere groep heeft. 

50. Materiaal voor de detector elektronika en de ontvangst van het digitale signaal op een PC. 

Dit wordt ook een geluidskaart, nu met een USB aansluiting zodat deze op de notebook 

van de studenten kan worden aangesloten. 

51. S120/M Thorlabs Optical power meter system. Licht vermogens meter. Ter calibratie van 

de eigenbouw licht meter of in combinatie met de vezel-koppeling opstelling. 

52. SM1FC, glasvezel FC adapter voor bij de powermeter. 

53. SM11SMA glasvezel SMA adapter voor bij de powermeter. 

54. Twee SPDIF interfaces met USB aansluiting voor de ontvangst zijde. Model Edirol UA- 

1D USB Audio Interface cable. (8 in totaal beschikbaar voor 2003/2004 dus, voor deze 

OO?) 

55. Twee eenvoudige CCD cameras die op de telescopen passen (de ‘electronic eyepieces’) 

Pagina 19/30


Reserverings-systeem voor materiaal 

Van bepaalde appartuur is slechts een beperkt aantal ter beschikking, d.w.z. een lager aantal dan 

het aantal groepen dat tegelijk aan het werk is. Deze apparatuur kan worden gereserveerd in een 

boek/map die in de kamer met dit materiaal ligt. 

Men kan reserveren voor: 

70mm refractor telescoop met bijbehoren 

114 mm Newton spiegel telescoop met bijbehoren (CCD cameras, oculairen en Barlow 

lenzen) 

Glasvezel inkoppel houders met optiek 

Specifieke glasvezels 

Extra USB geluidskaarten met SPDIF en toebehoren 

Laservermogensmeter 

Kleurfilters 

Pagina 20/30


4.2 Opdracht TIO 3.1 Kostenanalyse 

Bij het ontwikkelen en ontwerpen van complexe systemen worden al in een vroeg stadium de 

kosten bepaald die later pas worden gemaakt. Hierbij kan men denken aan het in productie nemen 

van dergelijke systemen, onderhoud, after-sales service etc. Hierbij moet dan zeker niet vergeten 

worden de marketingkosten om een en ander op de markt te brengen. 

De opdracht voor het genoemde project in het kader van het vak kostenanalyse is om een 

prestatiesysteem te bouwen (mbv software) waaruit kan worden afgeleid dat bij bepaalde 

prestatie-eisen bepaalde kosten horen maar ook een bepaalde verkoopprijs en omvang van het 

aantal eenheden van het systeem wat wordt verkocht. Welk systeem gaat u bouwen? Met andere 

woorden welke onderdelen gaat u gebruiken etc. en wat gaat dit opleveren? 

De volgende gegevens staan u ter beschikking: 

Het te ontwerpen systeem kan in 3 varianten worden uitgebracht: 

Systeem 1: er kan een afstand worden overbrugd van 30 meter. De vraag naar deze systemen is 

ongeveer 10.000 stuks, die in 5 jaar worden verkocht. Het eerste jaar is de vraag minder dan in 

het tweede jaar, wat blijkbaar met de verkoopprijs zal samenhangen. 

Immers er wordt vanuit gegaan dat de prijs na het introductiejaar met 10% per jaar zal dalen. De 

vraag zal als gevolg hiervan met 20% per jaar toenemen. 

De prijs in het introductiejaar ligt op € 300 (excl. BTW). 

Systeem 2: afstand is 30-100 meter. De totale vraag is 1.000 stuks, die in 5 jaar worden verkocht. 

Ook hier gelden dezelfde vraag en prijsgegevens als bij systeem 1, met die verstande dat er een 

mogelijkheid bestaat om dit systeem in het Verre Oosten te verkopen, waarbij kan worden 

gerekend op een extra verkoop van 300 stuks tegen de halve introductieprijs. Dit zal gedurende 

het 3 e jaar kunnen. Er moeten dan wel ook extra reis- en verblijfskosten worden gemaakt, als ook 

een extra marketinginspanning van ongeveer € 50.000. 

Introductieprijs: € 2.500 (excl. BTW) 

Systeem 3: afstand is groter dan 100 meter. Totale vraag in 5 jaar is 100 eenheden. Prijs bij 

introductie ongeveer €22.500. Prijs zal echter slechts weinig dalen. Alleen in het laatste jaar 

wordt een prijsdaling verwacht van €2.500,-. De vraag zal hierdoor niet toenemen in dat laatste 

jaar, maw vraag is gelijkmatig verdeeld over de 5 jaar. 

Algemene gegevens: 

Indien u in het ontwerp van bovenstaande systemen digitale data of video mee laat sturen in het 

systeem kan een meerprijs op de genoemde verkoopprijzen bij introductie worden gerealiseerd 

van 15%. Dit geldt dan voor de eerste drie jaren, daarna is het voordeel verdwenen. 

Ontwikkelingskosten mensuren € 54.000 (540 uren). Verbruiks- en gebruiksonderdelen zijn 

afhankelijk van het ontwerp en de prestatieseisen die u wil gaan maken. De prijzen die u moet 

hanteren zijn excl. BTW. Indien u meer dan de standaardhoeveelheid per systeem gaat gebruiken 

Pagina 21/30


kunt u een hoeveelheidskorting krijgen. Deze bedraagt tot vanaf 50 tot 500 eenheden 5%, meer 

dan 500 eenheden 8%. 

Productiekosten: zie kosten van het prototype dat u maakt. De engineering- en marketingkosten 

om het systeem productieklaar te maken zijn eenmalig 10 x de kosten van het prototype. 

Een bank of ‘venture capitalist’ is bereid u geld te geven voor dit project; de minimale 

rendementseis die zij stelt is 15%. Met belastingen hoeft geen rekening te worden gehouden. 

Er moet in te bouwen economische systeem een netto contante waarde van het te bouwen systeem 

kunnen worden berekend uitgaande van de 15% eis. Motiveer uw keuze van het te ontwerpen 

prototype aan de hand van het gebouwde economische model. U begrijpt dat er een relatie is 

tussen de te gebruiken onderdelen, prijzen en prestatie die kan worden geleverd in samenhang 

met de verkoopprijzen en de vraag. 

Het model zal op dinsdag 7 december met een groepslid worden besproken en beoordeeld. 

Pagina 22/30


4.3 Aanwijzingen voor het gebruik van de diode lasers 

De diode lasers zijn kwetsbaar. Met name voor schade door een verkeerd elektronisch signaal op 

de input. Hierbij nog een aantal tips. 

• De diode laser kan slechts een zeer beperkte sper-spanning aan. Daarom worden de diode 

lasers aangeleverd met een circuitje ter bescherming. Daarin staat een diode parallel aan 

de laserdiode, maar in omgekeerde richting. De sperspanning zal daardoor niet boven de 

0.7 Volt komen. Het biedt ook bescherming tegen statische electriciteit als die een 

sperspanning geeft. Merk op dat omdat de lasers stroomgestuurd worden de sperspanning 

zeer snel overschreden zal worden wanneer er geen reverse bias protectie is. 

• De diode laser heeft een maximale optische output. Als de intensiteit daar overheen komt 

gaat de diode snel kapot. De intensiteit van de diode output wordt gecontroleerd door de 

stroom. Een kort stroompulsje van enige microseconden met een optische output boven 

het maximum kan de eindfacetten van de diode beschadigen en de diode werkt niet meer 

(functioneert alleen elektrisch nog als diode). Zo’n pulsje is zo gemaakt. Denk aan 

statische elektriciteit en iets differentiërende circuitjes bij het schakelen van de diode 

(modulatie!). 

• Dat geldt ook voor het aan en uitschakelen van voedingen. Daar komt meestal een puls 

uit. Bij het aanschakelen van een voedingsschakeling moet de diode worden kort 

gesloten. Daarna kan de kortsluiting weg en kan de stroom langzaam worden opgevoerd. 

• Als de temperatuur van de diode oploopt na het aanzetten, dan heeft deze meer stroom 

nodig voor hetzelfde vermogen. Als je de diode daarna uitzet, laat afkoelen, en weer 

aanzet, dan kan het zijn dat het optisch vermogen bij de stroomwaarde van vlak voor het 

uitzetten de laser opblaast. De laser was kouder geworden en gaf meer output bij dezelfde 

stroom. 

• Slechte contacten in de schakeling (krakende contacten) leiden tot ongecontroleerde 

pulsen in de schakeling en met een beetje pech is dan ook je laser kapot. Gebruik nooit 

een prikbordje voor de aansturing van een laser! De contacten kraken, en de 

paracitaire capaciteiten in het prikbordje zorgen voor de nodige opslingering van signalen 

om de laser kapot te maken. Soldeer zoveel mogelijk de verbindingen. 

• Om een laser op 6 MHz aan te sturen moet je netjes elektronica bouwen, anders krijg je 

veel problemen met oscilleren van schakelingen (paracitaire capaciteiten en paracitaire 

inducties). 

• Aard jezelf en/of sluit de laser kort als je hem aan moet raken. 

• Gebruik de connectoren (draad met voetje, stekker en beschermingscircuitje) alleen voor 

de daarop aangegeven lasertypes. 

• LEDs zijn robuuster en goedkoper. Test altijd eerst je schakeling alvorens je er 

daadwerkelijk een laserdiode op aansluit. 

• Vergeet niet: als je een gemoduleerd signaal op je laser zet is het piekvermogen 

beduidend hoger dan dat je meet met een detector (welke uitmiddelt over de tijd). Meer 

specifiek: een blokgolf met een amplitude van 5mW en een 50% duty cycle zul je meten 

als 2.5mW. Desalniettemin blaas je de laser op als je de stroom verder omhoog gaat 

draaien (klopt dit verhaal een beetje?) 

Pagina 23/30


4.4 Laserveiligheid 

Laserveiligheid is een belangrijk aspect in deze OO. Alhoewel een laser van een paar mW er als 

onschuldig speelgoed dat een leuk kleurtje uitzendt uitziet, kan dit soort lasers bij ondeskundig 

handelen (stommiteiten) leiden tot permanente beschadiging van het netvlies in het oog. Voor 

lasers zijn daarom veiligheidseisen opgesteld door de EIC (standaard EIC 60825-1 amendment 

2). De nederlandse norm is hieraan gekoppeld en het beste is deze norm als wet te interpreteren. 

Als een laserlichtbundel in het oog komt dan wordt dat licht perfect gefocuseerd (een diffractie 

gelimiteerde spot) op het netvlies. In principe kan een concentratie van 5*10 5 worden bereikt. 

Daardoor wordt reeds bij vrij lage vermogens een vermogensdichtheid (Watt/m 2 ) bereikt op het 

netvlies waardoor deze wordt beschadigt. Die beschadiging wordt veroorzaakt door verhitting en 

dus is de duur van de ‘belichting’ van het netvlies van belang. 

Lasers en laser systemen worden ingedeeld in klassen aan de hand van de Maximum Permissible 

Exposure op de cornea van het oog. Het systeem wordt beoordeeld en het is van belang hoeveel 

licht er dus uitkomt en hoe het licht eruit komt (een gecollimeerde bundel of een sterk 

divergerende bundel of diffuus). 

Om veilig te kunnen werken zijn een aantal eenvoudige regels opgesteld die zijn afgeleid van de 

EIC norm en waar iedereen zich aan moet houden. De norm zelf vereist een paar dagen studie en 

de nodige interpretatie. Het idee is niet om het hele klasserings systeem uit te leggen, maar dat 

een paar eenvoudige maatregelen in te voeren die iedereen kan volgen. 

De relevante laser klassen zijn hier: 

• Klasse 2: Zichtbare lasers (400-700nm) die veilig zijn onder alle redelijk voorzienbare 

omstandigheden in het gebruik, inclusief het gebruik van optische instrumenten voor het 

in de bundel kijken en waarbij de duur van de blootstelling wordt beperkt door de 

oogknipper-reflex tot 0,25sec. In de praktijk betekent dit < 1mW vermogen in een bundel 

van < 7mm diameter op 100mm afstand van de laser. De open oogpupil is 7mm in 

diameter. 

• Klasse 2M: Zichtbare lasers (400-700nm) die veilig zijn onder alle redelijk voorzienbare 

omstandigheden in het gebruik, maar niet bij het gebruik van optische instrumenten voor 

het in de bundel kijken en waarbij de duur van de blootstelling wordt beperkt door de 

oogknipper-reflex tot 0,25sec. In de praktijk betekent dit < 1mW vermogen in een 

opening met een diameter van 7mm op 100mm afstand en een divergerende bundel na die 

100mm. De totale bundel kan (veel) groter zijn dan 7mm diameter. 

• Klasse 3R: Zichtbare lasers (400-700nm) die veilig zijn bij deskundig gebruik (dat is een 

geïnstrueerde gebruiker in een laboratorium omgeving) Het uitgangsvermogen van deze 

lasers in een bundel is


De veiligheidsnorm schrijft niet een verplichte laserveiligheids verantwoordelijke voor maar 

adviseert wel er een aan te stellen. Daarom wordt één van de leden van een projectgroep wordt 

“verantwoordelijk” (natuurlijk is uiteindelijk de begeleider verantwoordelijk) gemaakt voor de 

veiligheid op dit gebied. 

De veiligheids-aspecten zijn voor deze ontwerpopdracht in twee delen te splitsen: 

1) De veiligheid in de ontwikkelsituatie. Hiervoor zijn de regels: 

a) Kijk nooit rechtstreeks in een laser bundel, let op dat dat ook niet gebeurt door optische 

instrumenten (richtzoeker van de telescoop bijvoorbeeld, of een kijker). 

b) Zorg dat de laserbundel en eventuele sterke reflecties op een mat zwart oppervlak worden 

opgevangen. 

c) Vermijdt onbedoelde reflecties van de laser bundel (schroevendraaier in de laser bundel, 

horloge of een ring of sieraden in algemeen (afdoen!). 

d) Gebruik nooit meer dan 5mW totaal vermogen uit in de bundel van de vrije ruimte. 

(Klasse 3R). De bundel uit de telescopen hebben, als het goed is, een zo grote diameter 

dat een ander soort limiet geld, zie hieronder. 

e) Het gebruik van hogere vermogens uit de diode laser kan alleen als deze zich in een 

deugdelijk afgesloten systeem bevindt zodat het totale systeem minstens Klasse 2 is. Het 

systeem moet dus niet per ongeluk open kunnen gaan (dichtschroeven bijvoorbeeld). De 

deugdelijkheid is ter beoordeling aan de verantwoordelijke voor de laserveiligheid. Deze 

kan ook een interlock eisen op punten in de omhulling van het systeem. 

f) Een laser mag niet aanstaan als er niemand van de project-groep of begeleider aanwezig 

is in de ruimte waar de laser zich bevindt. 

g) Op de tafel waar de laser op staat moet het waarschuwingsbord worden geplaatst. 

h) Op de toegangsdeur moet een waarschuwingsbord worden opgehangen als er binnen de 

ruimte met de laser wordt gewerkt. 

i) Studenten in de groepen moeten een verklaring tekenen dat zij zich op de hoogte hebben 

gesteld van de regels, deze begrepen hebben en zullen naleven. 

2) De veiligheid van het prototype, het product. 

De eis hiervoor is EIC/CDRH klasse 2M. Dat betekent dat er niet meer dan 1mW door een 

opening van 7mm diameter op 100mm van de telescoop. Ook mag de vermogensdichtheid in 

de lichtbundel niet toenemen na die 100mm afstand, de bundel moet divergeren. Het totale 

vermogen in de bundel kan duidelijk groter zijn als de bundel diameter groter is dan 7mm. 

Daarom is deze bundel alleen veilig als men er recht in kijkt met het blote oog. Het kijken in 

de bundel met apparatuur dat licht concentreert (verrekijker) is niet veilig. Bij 70mm 

diameter kan men dus in principe 100mW uitzenden, mits kan worden gegarandeerd dat de 

bundel niet ergens convergeert. 

Om zich aan de bovenstaande regels te kunnen houden moeten alle groepen de beschikking 

hebben over een lichtvermogensmeter. Deze moet de groep zelf bouwen (schema is gegeven) en 

calibreren m.b.v. een commerciële vermogensmeter. Omdat dat kostbare apparaten zijn moeten 

de projectgroepen er zelf een bouwen. In de technische vaardigheidstrainingen wordt al een 

eenvoudige meter gebruikt, m.b.v. een grote fotodiode, voeding, een weerstand en een 

multimeter. Op basis daarvan kan men aan de slag. 

Hieronder staat een schema van een meter gegeven waarmee men de calibratie kan instellen in 

plaats van een tabel te gebruiken. De elektronika moet worden gesoldeerd en in een kastje worden 

geplaatst. Het schema kan worden aangepast/uitgebreid voor verschillende gevoeligheden. Dit 

schema is gepubliceerd op: http://www.discovercircuits.com/L/laser.htm . 

Pagina 25/30


Pagina 26/30


Labels 

Iedere groep krijgt de beschikking over een waarschuwingsbord dat bij de opstelling wordt gezet 

en een dat op de deur van de kamer kan worden gehangen. 

De telescopen moeten labels hebben die aangeven wat voor straling er uit de telescopen kan 

komen en waar het licht eruit komt. De labels staan hieronder afgebeeld. Files met de labels 

kunnen vanaf de website worden gedownload. 

Label op de zend telescoop bij het objectief: 

Label op de tafel waar de laser staat (vergroten) 

PAS OP – LASERSTRALING 

VERMIJD BLOOTSTELLING VAN DE 

OGEN AAN DIRECTE LASERSTRALING 

KLASSE 2M LASER SYSTEEM 

Pagina 27/30 

LASER OPENING 

LASER APERTURE 


VERMIJD BLOOTSTELLING VAN DE OGEN 

AAN DIRECTE LASERSTRALING 

KLASSE 3R LASER PRODUCT


Label op de kamer aan te hangen als er binnen wordt gewerkt aan de laser. 


VERMIJD BLOOTSTELLING VAN DE OGEN 

AAN DIRECTE LASERSTRALING 

KLASSE 3R LASER PRODUCT 

IN DEZE KAMER 

CAUTION – LASER RADIATION 

AVOID EXPOSURE OF THE EYES TO DIRECT 

LASER RADIATION 

CLASS 3R LASER PRODUCT 

IN THIS ROOM 

Pagina 28/30


De veiligheidsverklaring deelnemer OO 8. Kopie deelnemer 

Naam deelnemer: 

De bovengenoemde deelnemer verklaart dat hij/zij: 

1. de veiligheidsregels gelezen en volledig begrepen heeft; 

2. zich aan deze regels zal houden; 

3. aan de begeleider waargenomen schendingen van de regels zal melden. 

De veiligheid in de ontwikkelsituatie. 

Hiervoor zijn de regels: 

1. Kijk nooit rechtstreeks in een laser bundel, let op dat dat ook niet gebeurt door optische 


2. Zorg dat de laserbundel en eventuele sterke reflecties op een mat zwart oppervlak worden 

opgevangen. 

3. Vermijdt onbedoelde reflecties van de laser bundel (schroevendraaier in de laser bundel, 

horloge of een ring of sieraden in algemeen (afdoen!)). 

4. Gebruik nooit meer dan 5mW totaal vermogen uit in de bundel van de vrije ruimte. (Klasse 

3R). De bundel uit de telescopen hebben, als ze goed zijn uitegelijnd, een zo grote diameter 

dat een ander soort limiet geldt, zie onder De veiligheid van het prototype. 

5. Het gebruik van hogere vermogens uit de diode laser kan alleen als deze zich in een 



deugdelijkheid is ter beoordeling aan de verantwoordelijke voor de laserveiligheid. Deze kan 

ook een interlock eisen op punten in de omhulling van het systeem. In deze gevallen is een 

specifiek laserveiligheidsrapport vereist, dat moet worden opgesteld door de laserveiligheidsspecialist 

en worden goedgekeurd door de begeleider. 

6. Een laser mag niet aanstaan als er niemand van de project-groep of begeleider aanwezig is in 

de ruimte waar de laser zich bevindt. 

7. Op de tafel waar de laser op staat moet het waarschuwingsbord worden geplaatst. 

8. Op de toegangsdeur moet een waarschuwingsbord worden opgehangen als er binnen de 


9. De laserveiligheids-specialist in de groep ziet toe op de toepassing van de regels. Uiteindelijk 

beslist de begeleider. 

De veiligheid van het prototype, het product. 






de bundel met apparatuur dat licht concentreert (bijv. verrekijker) is niet veilig. Bij 70mm 



Datum: Handtekening: 

Pagina 29/30


De veiligheidsverklaring deelnemer OO 8. Exemplaar voor begeleider/projectcoordinator. 

Naam deelnemer: 

De bovengenoemde deelnemer verklaart dat hij/zij: 

4. de veiligheidsregels gelezen en volledig begrepen heeft; 

5. zich aan deze regels zal houden; 

6. aan de begeleider waargenomen schendingen van de regels zal melden. 

De veiligheid in de ontwikkelsituatie. 

Hiervoor zijn de regels: 

10. Kijk nooit rechtstreeks in een laser bundel, let op dat dat ook niet gebeurt door optische 


11. Zorg dat de laserbundel en eventuele sterke reflecties op een mat zwart oppervlak worden 

opgevangen. 

12. Vermijdt onbedoelde reflecties van de laser bundel (schroevendraaier in de laser bundel, 

horloge of een ring of sieraden in algemeen (afdoen!)). 

13. Gebruik nooit meer dan 5mW totaal vermogen uit in de bundel van de vrije ruimte. (Klasse 

3R). De bundel uit de telescopen hebben, als ze goed zijn uitegelijnd, een zo grote diameter 

dat een ander soort limiet geldt, zie onder De veiligheid van het prototype. 

14. Het gebruik van hogere vermogens uit de diode laser kan alleen als deze zich in een 



deugdelijkheid is ter beoordeling aan de verantwoordelijke voor de laserveiligheid. Deze kan 

ook een interlock eisen op punten in de omhulling van het systeem. In deze gevallen is een 

specifiek laserveiligheidsrapport vereist, dat moet worden opgesteld door de laserveiligheidsspecialist 

en worden goedgekeurd door de begeleider. 

15. Een laser mag niet aanstaan als er niemand van de project-groep of begeleider aanwezig is in 

de ruimte waar de laser zich bevindt. 

16. Op de tafel waar de laser op staat moet het waarschuwingsbord worden geplaatst. 

17. Op de toegangsdeur moet een waarschuwingsbord worden opgehangen als er binnen de 


18. De laserveiligheids-specialist in de groep ziet toe op de toepassing van de regels. Uiteindelijk 

beslist de begeleider. 

De veiligheid van het prototype, het product. 






de bundel met apparatuur dat licht concentreert (bijv. verrekijker) is niet veilig. Bij 70mm 



Datum: Handtekening: 

Pagina 30/30

Handleiding OO8-project Semester 3.1, blok C, 2005/2006 - OED

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?