Crédito: CC0 Public Domain
Pesquisadores demonstraram que um laser pode transmitir uma mensagem audível a uma pessoa sem qualquer tipo de equipamento receptor. A capacidade de enviar sinais de áudio altamente direcionados através do ar pode ser usada para comunicar-se em salas ruidosas ou avisar indivíduos de uma situação perigosa, como um atirador ativo.
Na revista Optics Society (OSA), Optics Letters , pesquisadores do Laboratório Lincoln, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, relataram o uso de dois métodos diferentes baseados em laser para transmitir vários tons, música e gravação de fala em um volume de conversação.
"Nosso sistema pode ser usado a alguma distância para transmitir informações diretamente ao ouvido de alguém", disse o líder da equipe de pesquisa, Charles M. Wynn. "É o primeiro sistema que usa lasers totalmente seguros para os olhos e a pele para localizar um sinal audível para uma pessoa em particular em qualquer ambiente."
Criando som do ar
As novas abordagens baseiam-se no efeito fotoacústico , que ocorre quando se forma um material de som ondas após a absorção de luz. Neste caso, os pesquisadores usaram vapor de água no ar para absorver a luz e criar som.
"Isso pode funcionar mesmo em condições relativamente secas, porque quase sempre há um pouco de água no ar, especialmente em torno das pessoas", disse Wynn. "Descobrimos que não precisamos de muita água se usamos um comprimento de onda do laser que é muito absorvido pela água. Isso foi fundamental porque a absorção mais forte leva a mais som."
Um dos novos métodos de transmissão de som surgiu de uma técnica chamada espectroscopia fotoacústica dinâmica (DPAS), que os pesquisadores desenvolveram anteriormente para detecção de substâncias químicas. No trabalho anterior, eles descobriram que a varredura, ou varredura, de um feixe de laser na velocidade do som poderia melhorar a detecção de produtos químicos.
"A velocidade do som é uma velocidade muito especial para se trabalhar", disse Ryan M. Sullenberger, primeiro autor do artigo. "Neste novo artigo, mostramos que varrer um feixe de laser na velocidade do som em um comprimento de onda absorvido pela água pode ser usado como uma maneira eficiente de criar som."
Para a abordagem relacionada ao DPAS, os pesquisadores mudam o comprimento das varreduras do laser para codificar diferentes freqüências, ou notas sonoras, na luz. Um aspecto único desta técnica de varredura a laser é que o sinal só pode ser ouvido a uma certa distância do transmissor. Isso significa que uma mensagem pode ser enviada para um indivíduo, em vez de todos os que cruzam o feixe de luz. Também abre a possibilidade de direcionar uma mensagem para vários indivíduos.
Testes laboratoriais
No laboratório, os pesquisadores mostraram que equipamentos comercialmente disponíveis podem transmitir som a uma pessoa a mais de 2,5 metros de distância, a 60 decibéis, usando a técnica de varredura a laser. Eles acreditam que o sistema poderia ser facilmente ampliado para distâncias maiores. Eles também testaram um método fotoacústico tradicional que não requer varredura do laser e codifica a mensagem de áudio, modulando a potência do feixe de laser.
"Existem compensações entre as duas técnicas", disse Sullenberger. "O método tradicional de fotoacústica fornece som com maior fidelidade, enquanto a varredura a laser fornece som com áudio mais alto."
Em seguida, os pesquisadores planejam demonstrar os métodos ao ar livre em intervalos mais longos. "Esperamos que isso acabe se tornando uma tecnologia comercial", disse Sullenberger. "Há muitas possibilidades interessantes e queremos desenvolver a tecnologia de comunicação de maneiras úteis."
Ryan M. Sullenberger et al, Comunicações fotoacústicas: entrega de sinais sonoros via absorção de luz por H2O atmosférico, Optics Letters (2019). DOI: 10.1364 / OL.44.000622
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