Laser-generierter Sound: Direkte Audioübertragung an Zuhörer ohne herkömmliche Lautsprecher

Forscher nutzen Laser, um Schall mit 60 Dezibel an eine Zielperson 2,5 Meter entfernt zu übertragen. Sie entwickelten eine Methode basierend auf dem photoakustischen Effekt, bei dem ein Material nach Lichtabsorption Schallwellen erzeugt.

Funktionsweise

Der erste Laser wurde 1960 durch optische Verstärkung via stimulierter Emission elektromagnetischer Strahlung entwickelt. Seitdem hat er vielfältige Anwendungen: Informationsverarbeitung (Blu-Ray), Chirurgie, Barcode-Reader, Holografie, Materialbearbeitung (Schneiden, Markieren, Bohren, Oberflächenmodifikation).

Kürzlich demonstrierte ein MIT-Forschungsteam ein interessantes Phänomen: Sie nutzten einen Laser, um eine Audiobotschaft direkt an ein Ohr zu senden – ohne Empfängergerät. Diese Technologie eröffnet faszinierende Möglichkeiten.

Sie kann Informationen über Distanz direkt an ein Ohr übermitteln. Laser (in beliebigen Einstellungen) sind für Haut und Augen völlig sicher. Damit lässt sich über Flure kommunizieren oder bestimmte Personen vor Gefahr warnen.

Wie es funktioniert

Zur Audioübertragung nutzt das System den photoakustischen Effekt: Ein Material erzeugt Schallwellen nach Lichtabsorption. Die Lichtintensität muss variieren, um diesen Effekt zu erzeugen.

In der Studie nutzten Autoren Wasserdampf in der Atmosphäre zur Lichtabsorption und Schallerzeugung. Die Technik funktioniert auch in trockener Umgebung, da immer etwas Wasser in der Luft ist, besonders um Menschen herum.

Wählt man eine Laserwellenlänge, die leicht von Wasser absorbiert wird, braucht man nicht viel Wasser in der Luft. Je höher die Absorption, desto lauter der Schall.

Referenz: The Optical Society | doi:10.1364/OL.44.000622 | MIT

Die Technik ähnelt dynamischer photoakustischer Spektroskopie, genutzt für Standoff-Detektion von Spurenexplosivstoffen. Forscher zeigten: Das Abfahren eines Laserstrahls (bei wasserabsorbierender Wellenlänge) mit Schallgeschwindigkeit kann effizient Schall erzeugen.

Credit: MIT's Lincoln Laboratory

Beeindruckend beim Laser-Scanning: Die Audiobotschaft ist nur in einer bestimmten Entfernung vom Sender hörbar. Das Signal kann an eine bestimmte Person gesendet werden, statt an alle, die den Lichtstrahl kreuzen.

Experimente

In Experimenten übertrugen Forscher Schall mit 60 Dezibel an eine Person 2,5 Meter entfernt, mit handelsüblicher Ausrüstung. Das Team testete auch eine konventionelle photoakustische Technik ohne Laser-Scanning: Sie modulierte die Laserleistung zur Audiosignal-Kodierung.

Zwischen beiden Methoden gibt es einen Trade-off: Laser-Scanning liefert lauteren Ton, konventionelle Photoakustik höhere Klangtreue.

Das Team glaubt, ihre Methode ließe sich für längere Reichweiten im Freien verbessern. Tatsächlich könnte sie für super-gezielte Werbung, militärische oder Spionagezwecke genutzt werden.