Forskare har visat att en laser kan överföra ett hörbart meddelande till en person utan någon typ av mottagarutrustning. Möjligheten att sända mycket riktade ljudsignaler över luften kan användas för att kommunicera över bullriga rum eller varna individer för en farlig situation som en aktiv skjutare.

I tidskriften The Optical Society (OSA) Optikbokstäver , forskare från Massachusetts Institute of Technology Lincoln Laboratory-rapport med två olika laserbaserade metoder för att överföra olika toner, musik och inspelat tal med en konversationsvolym.

"Vårt system kan användas på avstånd för att stråla information direkt till någons öra, "sade forskargruppsledaren Charles M. Wynn." Det är det första systemet som använder lasrar som är helt säkra för ögon och hud för att lokalisera en hörbar signal till en viss person i alla miljöer. "

Skapar ljud från luften

De nya metoderna bygger på den fotoakustiska effekten, som uppstår när ett material bildar ljudvågor efter att ha absorberat ljus. I detta fall, forskarna använde vattenånga i luften för att absorbera ljus och skapa ljud.

"Detta kan fungera även under relativt torra förhållanden eftersom det nästan alltid är lite vatten i luften, särskilt kring människor, "sa Wynn." Vi fann att vi inte behöver mycket vatten om vi använder en laservåglängd som absorberas mycket starkt av vatten. Detta var nyckeln eftersom den starkare absorptionen leder till mer ljud. "

En av de nya ljudöverföringsmetoderna växte från en teknik som kallas dynamisk fotoakustisk spektroskopi (DPAS), som forskarna tidigare utvecklat för kemisk upptäckt. I det tidigare arbetet, de upptäckte att skanning, eller svepande, en laserstråle med ljudets hastighet kan förbättra kemisk upptäckt.

"Ljudets hastighet är en mycket speciell hastighet att arbeta med, "sa Ryan M. Sullenberger, tidningens första författare. "I denna nya tidning, vi visar att svepning av en laserstråle med ljudets hastighet vid en våglängd som absorberas av vatten kan användas som ett effektivt sätt att skapa ljud. "

För det DPAS-relaterade tillvägagångssättet, forskarna ändrar längden på lasersvepningarna för att koda olika frekvenser, eller hörbara platser, i ljuset. En unik aspekt av denna lasersopteknik är att signalen bara kan höras på ett visst avstånd från sändaren. Det betyder att ett meddelande kan skickas till en individ, snarare än alla som korsar ljusstrålen. Det öppnar också möjligheten att rikta ett meddelande till flera individer.

Laboratorietester

I labbet, forskarna visade att kommersiellt tillgänglig utrustning kunde överföra ljud till en person som är mer än 2,5 meter bort vid 60 decibel med lasersoptekniken. De tror att systemet lätt kan skalas upp till längre sträckor. De testade också en traditionell fotoakustisk metod som inte kräver svepning av lasern och kodar ljudmeddelandet genom att modulera laserstrålens effekt.

"Det finns avvägningar mellan de två teknikerna, "sa Sullenberger." Den traditionella fotoakustiska metoden ger ljud med högre trohet, medan lasersvepningen ger ljud med högre ljud. "

Nästa, forskarna planerar att demonstrera metoderna utomhus på längre avstånd. "Vi hoppas att detta så småningom kommer att bli en kommersiell teknik, "sa Sullenberger." Det finns många spännande möjligheter, och vi vill utveckla kommunikationstekniken på ett sätt som är användbart. "