Физики изобрели "лазерный телефон"

Фактически ученые "посадили" пучки лазера на скорость звука, поглощаемую водой. Подобную технологию можно использовать для коммуникации в шумных помещениях со звуком в 60 децибел или для сигналов предупреждения спецназовцев об опасности.  Об этом сообщил журнал Optics Letters, принадлежащий Оптическому обществу The Optical Society (OSA).

Исследователи Райан Салленбергер и Чарльз Уинн из Лаборатории Линкольна Массачуссетского технологического института разработали способ использования безвредных для глаз и кожи лазерных лучей, способных передавать на расстоянии целевое звуковое сообщение без какого-либо принимающего устройства.

«Наша система может использоваться на некотором расстоянии для передачи информации непосредственно в ухо. Это первая система, использующая лазеры, полностью безопасные для глаз и кожи, для передачи звукового сигнала конкретному человеку в любой обстановке», - сказал руководитель исследовательской группы Чарльз Уинн. 

Лазер оказался отличным средством, так как является довольно интенсивным источником света и позволяет использовать в качестве поглощающего материала молекулы воды, которые есть в воздухе. Поглощая свет лазера, эти частички излучают звуковые волны, которые можно передать человеку в противоположном углу комнаты.

Глава исследовательской группы Чарльз Уинн объяснил, что они использовали длину лазера, которая максимально сильно поглощается водой — так передаваемый звук звучит наиболее громко. При этом воздух не обязательно должен быть слишком влажным. Технология может работать даже в относительно сухих условиях.

Ученые использовали два разных метода передачи различных тонов, музыки и записанной речи на разговорной громкости. 

Первый называется динамическая фотоакустическая спектроскопия (Dynamic photoacustic spectroscopy, DPAS)— он подразумевает быстрое развертывание лазера с целью изменения высоты звука. Первоначально метод использовался для химического обнаружения. 

С его помощи исследователи смогли передать звук громкостью 60 децибел на расстоянии 2,5 м. Примечательно, что он был слышен только на определенном расстоянии — люди, проходящие сквозь лазер, ничего не слышали. 

«Скорость звука - это особая скорость, с которой нужно работать. В этой новой статье мы показываем, что развертывание лазерного луча со скоростью звука на длине волны, поглощаемой водой, может использоваться как эффективный способ создания звука», - сказал разработчик и автор статьи Райан Салленбергер.

Второй способ - метод традиционной фотоакустики менял высоту звука при помощи изменения мощности лазера.

«Есть компромисс между этими двумя методами. Традиционный метод фотоакустики обеспечивает звук с более высокой точностью, в то время как лазерная развертка дает звук с большей громкостью», - резюмировал Салленбергер.

В будущем исследователи намерены протестировать технологию на открытом воздухе чтобы узнать, насколько широким может быть диапазон звука.

Статья под авторством Р.М. Салленбергера, С. Кошик, Ч.М. Уинна  "Фотоакустические коммуникации: распространение аудиосигналов посредством поглощения света атмосферной H2O" размещена на сайте OSA.

Ранее Lenta.UA писала о главных достижениях и провалах в науке в 2018 году.

Оптическое общество (OSA) — (англ. The Optical Society (OSA) ) — международное научное сообщество, объединяет учёных, инженеров, преподавателей, студентов и лидеров бизнеса, работающих в области оптики и фотоники. Организация создана в 1916 году в Рочестере, штат Нью-Йорк, США, под названием The Optical Society of America. В 2008 году в связи с расширением своей международной деятельности она стала именоваться The Optical Society (OSA).

Лаборатория Линкольна — научно-исследовательское учреждение Министерства обороны США в структуре Массачусетского технологического института, которое проводит исследования и разработки в области национальной обороны и безопасности.

Фотоника (англ. Photonics) — область науки и техники, которая занимается изучением фундаментальных и прикладных аспектов генерации, передачи, модуляции, усиления, обработки, детектирования и распознавания оптических сигналов и полей.

Ф. изучает генерацию, управление и детектирование фотонов в видимом и ближнем к нему спектре на ультрафиолетовой, длинноволновой инфракрасной и сверхинфракрасной части спектра, где сегодня активно развиваются квантовые каскадные лазеры.

Лазер или оптический квантовый генератор (англ. laser) — устройство, преобразующее различные виды энергии - световой, электрической, тепловой, химической — энергии накачки - в энергию когерентного, узконаправленного, как правило, монохроматического светового излучения в результате вынужденного, стимулированного излучения или вынужденного рассеяния света.

(Заставочное фото - Lab Manager)