Güvenlik lazeri: Ses bilgisini belirlenen kişilere hedeflenmiş bir şekilde gönderin!
Kılavuz
Yakın zamanda, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü Lincoln Laboratuvarı'ndan araştırmacılar "sihirli" bir lazer gösterdiler. Herhangi bir alıcı ekipmanın yardımı olmadan belirli kişilere "sesli" bilgi gönderebilir.
arka fon
Yüzeyde, ışık ve ses tamamen farklı iki fiziksel fenomen gibi görünüyor, ancak aslında birçok benzerlik veya benzerliğe sahip özünde dalgalardır. Çince'de "parlak" kelimesini "yüksek ses" ve "güçlü ışık" ı tanımlamak için kullanırız; örneğin, ses için "yüksek" ve ışık için "parlak". Belki de bu, kadimlerin ışık ve ses arasındaki bağlantıyı hissettiklerini gösteriyor.
Bu harika bağlantıyı ortaya çıkarmak için, "fotoakustik etki" iyi bir örnektir. Basitçe söylemek gerekirse, fotoakustik etki, bir nesne ışık aldığında ses dalgalarının üretildiği fiziksel fenomeni ifade eder. Daha ayrıntılı olarak açıklamak gerekirse, ilke şudur:
Belli bir ortam ışıkla ışınlandığında, ortamın iç sıcaklığı ışığın emilmesi nedeniyle değişecek ve bu da ortamdaki belirli alanların yapısında ve hacminde değişikliklere neden olacaktır; darbeli ışık kaynakları veya modüle edilmiş ışık kaynakları kullanıldığında, ortam sıcaklığının yükselmesi ve düşmesi ortamın oluşmasına neden olacaktır. Ses genişler ve küçülür, böylece ses dalgalarını yayabilir.
Fotoakustik etki 1880'de "telefonun babası" olarak bilinen Alexander Graham Bell tarafından keşfedildi. O sıralarda bir "fotofon" aracılığıyla uzun mesafeli ses aktarım deneyleri yapıyordu. Aslında, sıradan telefonların aksine, hafif telefon, enerji taşıyıcısı olarak elektrik akımı yerine ışığa dayanır, bu nedenle kısaltması olan "hafif konuşma" için daha uygun olabilir.
Basitçe söylemek gerekirse, o zamanki "hafif konuşma" cihazı, dinleyiciye ses sinyalleri taşıyan güneş ışığını yönlendirmek için bir lens kullanıyordu. Ardından, "Optik Ses" in gönderen ve alıcı cihazlarına bir göz atalım.
Verici cihazın diyagramı, modülasyondan önce ve sonra yansıyan güneş ışığının yayılma yolunu gösterir (resim kaynağı: Wikipedia)
Alıcı ucun cihaz şeması, modüle edilmiş ışığı sese ve güç kaynağını P (resim kaynağı: Wikipedia) gösterir.
Bell, "Hafif Konuşma" üzerinde çalışma sürecinde beklenmedik bir sürprizle karşılaştı. Modüle edilmiş güneş ışığı katı bir örneği aydınlattığında, numunenin doğrudan ses dalgaları ürettiğini gözlemledi. Başlangıçta katı numunelerde, aynı fenomen daha sonra gaz ve sıvı numunelerde gözlemlendi. Aynı zamanda, üretilen akustik sinyalin malzemenin türüne bağlı olduğunu da buldu.
Ancak, bu tür bir iletişim teknolojisinin, ses aktarımının zayıf etkisi nedeniyle gelecekte uygulanmaması ve birçok çevresel faktöre maruz kalması, ancak uzun yıllardır insanlar tarafından unutulmuş olması üzücü. Yarım asırdan fazla bir süre sonra, fotoakustik efekt uygulaması gelişmeye ulaşamadı. Ancak bu, bu teknolojinin sona erdiği anlamına gelmez, dönüm noktası 1960'lardan sonra olmuştur. Lazer teknolojisinin ortaya çıkışı, insanlığa temiz, güvenilir ve yüksek enerjili yeni ışık kaynakları getirerek fotoakustik teknolojiyi canlandırdı.
Çeşitli renklerde lazerler (Resim kaynağı: Wikipedia)
Yenilikçilik
Bugün, yeni bir "fotoakustik efekt" uygulamasını tanıtmak istiyorum.
Yakın zamanda, Massachusetts Institute of Technology'nin Lincoln Laboratuvarı'ndan araştırmacılar, herhangi bir alıcı ekipmanın yardımı olmadan belirli kişilere "işitilebilir" bilgi gönderen "sihirli" bir lazer gösterdiler. Havada çok yönlü ses sinyalleri gönderme yeteneği, gürültülü odalarda iletişim kurmak veya silahlı bir suikastçının varlığı gibi tehlikeli durumlarda önemli insanları uyarmak için kullanılabilir.
(Resim kaynağı: Massachusetts Teknoloji Enstitüsü Lincoln Laboratuvarı)
Amerika Optik Birliği'nin (OSA) Optik Mektupları dergisinde araştırmacılar, normal bir konuşma hacminde çeşitli tonları, müziği ve kayıtları iletmek için iki farklı lazer tabanlı yöntemin kullanıldığını bildirdi.
teknoloji
Yeni yöntem, fotoakustik etkiye dayanmaktadır. Bu durumda araştırmacılar, ışığı absorbe etmek ve ses üretmek için havadaki su buharını kullandılar.
Araştırma ekibinin başkanı Charles M. Wynn şunları söyledi: "Nispeten kuru bir ortamda bile, bu teknoloji kullanılabilir çünkü havada neredeyse her zaman biraz nem vardır, özellikle insanların etrafında. Kullanırsak bulduk. Su tarafından güçlü bir şekilde absorbe edilebilen lazer dalga boyları çok fazla suya ihtiyaç duymaz. Bu kritiktir çünkü absorpsiyon ne kadar güçlü olursa, o kadar çok ses üretilir. "
(Resim kaynağı: Massachusetts Teknoloji Enstitüsü Lincoln Laboratuvarı)
Yeni ses aktarım çözümlerinden biri, daha önce araştırmacılar tarafından kimyasal tespit için geliştirilen "Dinamik Fotoakustik Spektroskopi (DPAS)" adlı bir teknolojiden türetilmiştir. Daha önceki çalışmalarda, lazer ışınlarını ses hızında taramanın kimyasal reaksiyonları iyileştirmeye yardımcı olduğunu buldular.
Makalenin ilk yazarı Ryan M. Sullenberger, Sesin hızı çok özel bir hızdır. Bu yeni makalede, ses tarama lazer ışınının hızının (dalga boyu su tarafından absorbe edilebilen) bir tür haline geleceğini gösteriyoruz. Etkili ses yolu. "
DPAS ile ilgili programda, araştırmacılar ışıktaki farklı frekansları veya işitilebilir perdeleri kodlamak için lazer taramanın uzunluğunu değiştirdiler. Bu lazer tarama teknolojisinin bir özelliği, sinyalin vericiden yalnızca belirli bir mesafede duyulabilmesidir. Bu, mesajların ışından geçen herkes yerine hedef kişiye yönlendirilebileceği anlamına gelir. Ayrıca, mesajları birden çok kişiye yönlendirme olasılığını da açar.
Laboratuvarda, araştırmacılar bu lazer tarama teknolojisinin 60 desibel sesi ticari bir cihaz aracılığıyla 2,5 metre uzaklıktaki belirlenmiş bir kişiye iletmek için kullanıldığını gösterdiler. Bu sistemin kolaylıkla daha büyük mesafelere uzatılabileceğine inanıyorlar. Tarama lazerleri gerektirmeyen ve lazer ışınının gücünü modüle ederek ses bilgilerini kodlayan geleneksel bir fotoakustik şemayı da test ettiler.
Sullenberger şunları söyledi: "Bu iki teknoloji arasında bir değiş tokuş var. Geleneksel fotoakustik çözüm daha yüksek doğrulukta ses sağlarken, lazer tarama çözümü daha yüksek ses getiriyor."
Sesli bilgileri fotoakustik efektle gönderin (resim kaynağı: referans [2])
değer
Wynn, "Sistemimiz, bilgilerin belirli bir mesafeden doğrudan birinin kulağına iletilmesi için kullanılabilir. Bu, herhangi bir ortamda belirli bir kişiye ses sinyalleri iletmek için insan gözü ve cildi için tamamen güvenli olan ilk lazerdir. sistemi. "
gelecek
Ardından, araştırmacılar açık havada daha uzun mesafeli bir program göstermeyi planlıyorlar. Sullenberger, "Eninde sonunda ticari bir teknoloji haline geleceğini umuyoruz. Bu teknolojinin birçok heyecan verici olasılığı var ve çok yönlü bir iletişim teknolojisi geliştirmek istiyoruz."
Anahtar kelime
Fotoakustik etki, lazer, iletişimReferans
[1] https://www.osa.org/en-us/about_osa/newsroom/news_releases/2019/new_technology_uses_lasers_to_transmit_audible_mes/?feed=osanews
[2] R. M. Sullenberger, S. Kaushik, C. M. Wynn. "Fotoakustik iletişim: atmosferik H2O tarafından ışığın absorpsiyonu yoluyla sesli sinyaller iletme," Opt. Lett., 44, 3, 622-625 (2019).
DOI: https://doi.org/10.1364/OL.44.000622.
