Comunicación por láser en espacio libre con modulación On-Off Keying y protocolo serie universal asíncrono

Resumen

En este trabajo se construyó y caracterizó un sistema de comunicación por láser en espacio libre (Free Space Optics, FSO) con modulación On-Off Keying (OOK). Para enviar los caracteres en código ASCII (American Standard Code for Information Interchange) se usó el formato de trama del protocolo UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter), generado con la librería SoftwareSerial de Arduino. El sistema emplea componentes económicos: dos Arduino Uno, un láser rojo de 650 nm como transmisor y un fotorresistor (LDR) como detector. Generar la señal OOK con la trama UART evita programar a mano los retardos entre bits y mantiene el código simple. Con el sistema a 50 cm de distancia y con iluminación constante, se transmitieron números, letras y palabras; los 650 caracteres enviados (10 repeticiones por carácter, 5200 bits) llegaron sin errores. Por separado, se midió la respuesta del LDR con un generador de señales y un osciloscopio. Su salida solo sigue con claridad la conmutación del láser hasta unos 18 Hz: el tiempo de subida es de ≈19 ms, la constante de tiempo de ≈8.6 ms y el ancho de banda efectivo de ≈18 Hz. A frecuencias mayores (232 Hz, 330 Hz y 6.8 kHz) la señal se atenúa mucho, hasta 87% a 6.8 kHz, o se distorsiona. Los dos puntos débiles del sistema son el LDR, por su respuesta lenta, y el Arduino Uno (16 MHz, 8 bits), que deja poco margen para funciones adicionales. Los resultados, todavía preliminares, indican que es posible armar un enlace FSO de bajo costo con componentes comerciales.