science >> Wetenschap >  >> Fysica

Nieuwe technologie maakt gebruik van lasers om hoorbare berichten naar specifieke mensen te verzenden

Krediet:CC0 Publiek Domein

Onderzoekers hebben aangetoond dat een laser een hoorbare boodschap naar een persoon kan verzenden zonder enige vorm van ontvangstapparatuur. De mogelijkheid om zeer gerichte audiosignalen via de ether te verzenden, kan worden gebruikt om te communiceren in rumoerige kamers of om personen te waarschuwen voor een gevaarlijke situatie, zoals een actieve schutter.

In het tijdschrift The Optical Society (OSA) Optica Letters , onderzoekers van het Lincoln Laboratory van het Massachusetts Institute of Technology gebruiken twee verschillende op laser gebaseerde methoden om verschillende tonen uit te zenden, muziek en opgenomen spraak op een gespreksvolume.

"Ons systeem kan op enige afstand worden gebruikt om informatie rechtstreeks naar iemands oor te sturen, "Zei onderzoeksteamleider Charles M. Wynn. "Het is het eerste systeem dat lasers gebruikt die volledig veilig zijn voor de ogen en de huid om een ​​hoorbaar signaal naar een bepaalde persoon in elke omgeving te lokaliseren."

Geluid creëren vanuit de lucht

De nieuwe benaderingen zijn gebaseerd op het fotoakoestische effect, die optreedt wanneer een materiaal geluidsgolven vormt na het absorberen van licht. In dit geval, de onderzoekers gebruikten waterdamp in de lucht om licht te absorberen en geluid te creëren.

"Dit kan zelfs in relatief droge omstandigheden werken omdat er bijna altijd een beetje water in de lucht is, vooral rond mensen, " zei Wynn. "We ontdekten dat we niet veel water nodig hebben als we een lasergolflengte gebruiken die heel sterk door water wordt geabsorbeerd. Dit was essentieel omdat de sterkere absorptie tot meer geluid leidt."

Een van de nieuwe methoden voor geluidsoverdracht is voortgekomen uit een techniek die dynamische foto-akoestische spectroscopie (DPAS) wordt genoemd, die de onderzoekers eerder ontwikkelden voor chemische detectie. In het eerdere werk ze ontdekten dat scannen, of vegen, een laserstraal met de snelheid van het geluid zou de chemische detectie kunnen verbeteren.

"De snelheid van het geluid is een heel speciale snelheid om mee te werken, " zei Ryan M. Sullenberger, eerste auteur van het artikel. "In deze nieuwe krant we laten zien dat het zwaaien van een laserstraal met de snelheid van het geluid met een golflengte die door water wordt geabsorbeerd, kan worden gebruikt als een efficiënte manier om geluid te creëren."

Voor de DPAS-gerelateerde aanpak, de onderzoekers veranderen de lengte van de laserzwaaien om verschillende frequenties te coderen, of hoorbare tonen, in het licht. Uniek aan deze laser-veegtechniek is dat het signaal pas op een bepaalde afstand van de zender te horen is. Dit betekent dat een bericht naar een persoon kan worden verzonden, in plaats van iedereen die de lichtstraal overschrijdt. Het opent ook de mogelijkheid om een ​​bericht op meerdere personen te richten.

Laboratorium testen

In het labortorium, de onderzoekers toonden aan dat in de handel verkrijgbare apparatuur geluid kan overbrengen naar een persoon op meer dan 2,5 meter afstand met 60 decibel met behulp van de laser-veegtechniek. Ze denken dat het systeem gemakkelijk kan worden opgeschaald naar grotere afstanden. Ze testten ook een traditionele foto-akoestische methode waarbij de laser niet hoeft te worden bewogen en de audioboodschap wordt gecodeerd door het vermogen van de laserstraal te moduleren.

"Er zijn afwegingen tussen de twee technieken, " zei Sullenberger. "De traditionele foto-akoestiekmethode zorgt voor geluid met een hogere natuurgetrouwheid, terwijl het laservegen zorgt voor geluid met luider geluid."

Volgende, de onderzoekers zijn van plan om de methoden buiten op grotere afstanden te demonstreren. "We hopen dat dit uiteindelijk een commerciële technologie wordt, " zei Sullenberger. "Er zijn veel spannende mogelijkheden, en we willen de communicatietechnologie ontwikkelen op manieren die nuttig zijn."