Передача звуку лазером

Дослідники продемонстрували, що лазер може передавати звукове повідомлення людині без будь-якого приймального обладнання. Можливість передавати високоточні звукові сигнали повітрям може використовуватися для зв'язку в галасливих кімнатах або для попередження людей про небезпечну ситуацію.

У журналі Optics Letters дослідники з Лабораторії Лінкольна при Массачусетському технологічному інституті повідомляють, що використовують два різних лазерних методи для передачі різних тонів, музики і записаної мови в розмовній промові.

«Наша система може використовуватися на деякій відстані для передачі інформації безпосередньо комусь на вухо», - сказав керівник дослідницької групи Чарльз М. Вінн. «Це перша система, в якій використовуються лазери, повністю безпечні для очей і шкіри, для локалізації звукового сигналу для конкретної людини в будь-якій обстановці».

Створення звуку з повітря

Нові підходи засновані на фотоакустичному ефекті, який виникає, коли матеріал формує звукові хвилі після поглинання світла. У цьому випадку дослідники використовували водяну пару в повітрі, щоб поглинати світло і створювати звук.

«Це може працювати навіть у відносно сухих умовах, тому що в повітрі майже завжди мало води», - сказав Вінн. "Ми виявили, що нам не потрібно багато води, якщо ми використовуємо довжину хвилі лазера, яка дуже сильно поглинається водою. Це було ключовим, тому що більш сильне поглинання призводить до більшої кількості звуку ".

Один з нових методів передачі звуку виріс з технології динамічної фотоакустичної спектроскопії (DPAS), яку дослідники раніше розробили для хімічного виявлення. У більш ранній роботі вони виявили, що сканування лазерного променя зі швидкістю звуку може поліпшити хімічне виявлення.

«Швидкість звуку - це особлива швидкість, з якою потрібно працювати», - сказав Райан М. Салленбергер, перший автор статті. «У новій роботі ми показуємо, що качання лазерного променя зі швидкістю звуку на довжині хвилі, що поглинається водою, може використовуватися як ефективний спосіб створення звуку».

Для підходу, пов'язаного з DPAS, дослідники змінюють довжину лазерних розгорток, щоб кодувати різні частоти або звукові тони в світлі. Одним з унікальних аспектів цієї техніки лазерного сканування є те, що сигнал можна почути тільки на певній відстані від передавача. Це означає, що повідомлення може бути відправлено конкретній людині, а не кожному, хто перетинає промінь світла. Це також відкриває можливість націлювання повідомлення кільком особам одночасно.

Лабораторні тести

У лабораторії дослідники показали, що наявне в продажу обладнання може передавати звук людині на відстані більше 2,5 метрів при 60 децибелах, використовуючи техніку лазерної розгортки. Вони вважають, що система може бути легко розширена для роботи на більш довгих відстаней. Вони також протестували традиційний фотоакустичний метод, який кодує звукове повідомлення, модулюючи потужність лазерного променя.

«Є компроміс між цими двома методами», - сказав Салленбергер. «Традиційний метод фотоакустики забезпечує звук з більш високою точністю, в той час як лазерна розгортка забезпечує передачу з більш гучним звуком».

Далі дослідники планують продемонструвати методи на відкритому повітрі на більш далеких дистанціях. «Ми сподіваємося, що це в кінцевому підсумку стане комерційною технологією», - сказав Салленбергер. «Є багато цікавих можливостей, і ми хочемо розвивати комунікаційні технології такими корисними способами».