Фізики винайшли "лазерний телефон"

Фактично науковці "посадили" пучки лазера на швидкість звуку, що поглинається водою. Подібну технологію можна використовувати для комунікації в шумних приміщеннях зі звуком у 60 децибел або для сигналів попередження спецназівців про небезпеку. Про це повідомив журнал Optics Letters, що належить оптичному товариству The Optical Society (OSA). 

Дослідники Райан Салленбергер і Чарльз Вінн з Лабораторії Лінкольна Массачуссетського технологічного інституту розробили спосіб використання нешкідливих для очей і шкіри лазерних променів, здатних передавати на відстані цільове звукове повідомлення без будь-якого пристрою одержувача.

«Наша система може використовуватися на деякій відстані для передачі інформації безпосередньо у вухо. Це перша система, яка застосовує лазери, повністю безпечні для очей і шкіри, для передачі звукового сигналу конкретної людини в будь-якій ситуації», – сказав керівник дослідницької групи Чарльз Вінн.

Лазер виявився відмінним засобом, адже є досить інтенсивним джерелом світла та дозволяє використовувати як поглинальний матеріал молекули води, які є в повітрі. Поглинаючи світло лазера, ці частинки випромінюють звукові хвилі, які можна передати людині в протилежному кутку кімнати. 

Голова дослідницької групи Чарльз Вінн пояснив, що вони використовували довжину лазера, яка максимально сильно поглинається водою – так звук, що передається, звучить найголосніше. При цьому повітря не обов'язково повинно бути занадто вологим. Технологія може працювати навіть у відносно сухих умовах.

Науковці використовували два різних методи передавання різних тонів, музики й записаної мови на розмовній гучності. 

Перший називається динамічною фотоакустичною спектроскопією (Dynamic photoacustic spectroscopy, DPAS) – він передбачає швидке розгортання лазера з метою зміни висоти звуку. Спочатку метод використовувався для хімічного виявлення. 

За його допомогою дослідники змогли передати звук гучністю 60 децибел на відстані 2,5 м. Показово, що він був чутний тільки на певній відстані: люди, що проходили крізь лазер, нічого не чули.

«Швидкість звуку – це особлива швидкість, з якою потрібно працювати. У цій новій статті ми показуємо, що розгортання лазерного променя зі швидкістю звуку на довжині хвилі, що поглинається водою, може використовуватися як ефективний спосіб створення звуку», – сказав розробник та автор статті Райан Салленбергер. 

Другий спосіб – метод традиційної фотоакустики змінював висоту звуку за допомогою зміни потужності лазера.

«Є компроміс між цими двома методами. Традиційний метод фотоакустики забезпечує звук з більш високою точністю, тоді як лазерна розгортка дає звук з більшою гучністю», – резюмував Салленбергер. 

У майбутньому дослідники мають намір тестувати технологію на відкритому повітрі щоб дізнатися, наскільки широким може бути діапазон звуку.

Стаття під авторством Р.М. Салленбергера, С. Кошик, Ч.М. Вінна "Фотоакустичні комунікації: поширення аудіосигналів за допомогою поглинання світла атмосферної H2O" розміщена на сайті OSA.

Раніше Lenta.UA писала про головні досягнення й провали в науці в 2018 році.

Оптичне товариство (OSA) – (англ. The Optical Society (OSA)) – міжнародне наукове співтовариство, об'єднує науковців, інженерів, викладачів, студентів та лідерів бізнесу, які працюють в галузі оптики та фотоніки. Організація створена в 1916 році в Рочестері, штат Нью-Йорк, США, під назвою The Optical Society of America. У 2008 році у зв'язку з розширенням своєї міжнародної діяльності вона стала йменуватися The Optical Society (OSA).

Лабораторія Лінкольна – науково-дослідна установа Міністерства оборони США в структурі Массачусетського технологічного інституту, що здійснює дослідження й розроблення в галузі національної оборони й безпеки. 

Фотоніка (англ. Photonics) – галузь науки й техніки, яка вивчає фундаментальні й прикладні аспекти генерації, передачі, модуляції, посилення, оброблення, детектування та розпізнавання оптичних сигналів і полів.

Ф. вивчає генерацію, управління й детектування фотонів у видимому та ближньому до нього спектрі на ультрафіолетовій, довгохвильовій інфрачервоній і надінфрачервоній частині спектра, де сьогодні активно розвиваються квантові каскадні лазери. 

Лазер або оптичний квантовий генератор (англ. Laser) – пристрій, що перетворює різні види енергії – світлову, електричну, теплову, хімічну, енергію накачування, – на енергію когерентного, вузьконаправленого, як правило, монохроматичного світлового випромінювання внаслідок вимушеного, стимульованого випромінювання або вимушеного розсіювання світла.

(Заставне фото - Lab Manager)