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用激光“千里傳音”?科學(xué)家發(fā)明新型激光槍,可用音樂當(dāng)“子彈”
材料來源:前瞻網(wǎng)          

目前的激光通信技術(shù)包括大氣激光通信和光纖通信,這兩者都是將激光信號轉(zhuǎn)化為電信號從而進行通信的。遙隔幾千萬公里的宇宙空間,衛(wèi)星就是使用激光通信技術(shù)將采集到的數(shù)據(jù)和圖像傳回地球的。但用激光來跟人“說話”,傳遞聲音信息,這還是一個新奇的想法。

近日,研究人員發(fā)明了一種新型激光槍,可以在房間的另一頭將聲音直接“射入”人的耳朵。來自麻省理工學(xué)院林肯實驗室的研究人員已經(jīng)能夠以會話音量傳輸各種音調(diào)、音樂和錄制的講話。他們說,他們的突破可能會對一切都產(chǎn)生戲劇性的影響,從允許向軍隊發(fā)送信息,到在嘈雜的房間里被聽到。

研究小組負責(zé)人韋恩(charles M. Wynn)說:“我們的系統(tǒng)可以在一定距離外直接將信息傳到某人的耳朵里。”“這是第一個使用激光對眼睛和皮膚完全安全的系統(tǒng),它可以在任何環(huán)境下將聲音信號定位到特定的人。”

該系統(tǒng)使用一種被稱為光聲效應(yīng)的技術(shù),這種效應(yīng)發(fā)生在材料吸收光后形成聲波的時候。用光照射某種媒質(zhì)時,由于媒質(zhì)對光的吸收會使其內(nèi)部的溫度改變從而引起媒質(zhì)內(nèi)某些區(qū)域結(jié)構(gòu)和體積變化;當(dāng)采用脈沖光源或調(diào)制光源時,媒質(zhì)溫度的升降會引起媒質(zhì)的體積漲縮,因而可以向外輻射聲波。這種現(xiàn)象稱為光聲效應(yīng)(photoacoustic effect)。在他們的項目中,研究人員使用空氣中的水蒸氣來吸收光線并產(chǎn)生聲音。

韋恩說:“即使在相對干燥的環(huán)境下,這種方法也能奏效,因為空氣中幾乎總是有少量的水,尤其是在人的周圍。”“我們發(fā)現(xiàn),如果我們使用被水強烈吸收的激光波長,就不需要很多水。”“這是關(guān)鍵,因為更強的吸收會產(chǎn)生更多的聲音。”在一篇說明該項目的論文中,他們寫道,它可以在從家庭到大型戶外空間的任何地方使用。

激光傳輸?shù)男畔,編碼在一個調(diào)制激光束上,并通過光聲效應(yīng)直接發(fā)送到接收者的耳朵。“在嘈雜的房間里進行交流,向應(yīng)用程序發(fā)出呼叫和警告,以及只針對目標接收方的本地化交流,這些都是幾種可能性。”其中一種新的聲音傳輸方法是由一種叫做動態(tài)光聲光譜(DPAS)的技術(shù)發(fā)展而來的,這種技術(shù)是研究人員之前為化學(xué)檢測而開發(fā)的。

研究人員改變了激光掃描的長度,以編碼不同的頻率,或在光中可聽到的音高。這種激光掃描技術(shù)的一個獨特之處在于,信號只能在距離發(fā)射器一定距離的地方被聽到。這意味著一個信息可以發(fā)送給個人,而不是每一個穿過光束的人。它還提供了將消息定向到多個個人的可能性。在實驗室里,研究人員展示了商用設(shè)備可以用激光掃頻技術(shù)將聲音以60分貝的聲音傳輸給2.5米以外的人。他們相信這個系統(tǒng)可以很容易地擴大到更遠的距離。

他們還測試了一種傳統(tǒng)的光聲方法,這種方法不需要掃描激光,而是通過調(diào)節(jié)激光束的功率來對音頻信息進行編碼。接下來,研究人員計劃在更大范圍的戶外展示這些方法。

薩倫伯格(Sullenberger)說:“我們希望這項技術(shù)最終能成為一項商業(yè)技術(shù)。”他說:“有很多令人興奮的可能性,我們希望以有用的方式開發(fā)通信技術(shù)。”


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