Forscher befördern Sprachnachrichten mit einem Laser direkt ins Ohr des Empfängers

Forschern des Lincoln Laboratory am Massachusetts Institute of Technology ist es gelungen, mit einem Laser Worte, Töne und Musik direkt ins Ohr des Empfängers zu bringen – ganz ohne dass dieser Empfangsequipment benötigt. Die Technologie könnte etwa eingesetzt werden, um Kommunikation quer durch laute Räume zu ermöglichen.

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Die Forscher nutzen Wassertropfen in der Luft

Bei der Methode kommen zwei verschiedene Lasertechniken zum Einsatz, die sowohl verschiedene Töne als auch Musik und vorher aufgenommene Sprachnachrichten in Gesprächslautstärke übertragen können.

„ Our system can be used from some distance away to beam information directly to someone’s ear. It is the first system that uses lasers that are fully safe for the eyes and skin to localize an audible signal to a particular person in any setting„, erklärt Charles M. Wynn, der das Forschungsteam leitet, die Technologie.

Die Technik basiert auf dem photoakustischen Effekt, bei dem Materialien Schallwellen bilden, nachdem sie Licht absorbiert haben. Die Forscher nutzten Wassermoleküle in der Luft, um Licht zu absorbieren und so Schallwellen zu erschaffen. Da die Luft nahezu immer etwas Wasser enthält, kann die Technologie auch unter trockenen Bedingungen eingesetzt werden. „ We found that we don’t need a lot of water if we use a laser wavelength that is very strongly absorbed by water. This was key because the stronger absorption leads to more sound„, so Wynn.

Neue Technologie überträgt Geräusche

Eine der neuen Methoden zur Schallübertragung basiert auf eine Technik namens „dynamic photoacoustic spectroscopy“ (DPAS), die von dem gleichen Team eigentlich für das Erkennen von Chemikalien entwickelt wurde. Bei dieser früheren Arbeit entdeckten die Forscher, dass Bewegungen des Laserstrahls in Schallgeschwindigkeit zu einer besseren Erkennung führten. Für ihre weitere Arbeit machten die Forscher sich dann den Umstand zu nutze, dass bei diesen Bewegungen Schall entsteht, wenn der Laser eine Wellenlänge hat, der von Wasser absorbiert wird.

Indem die Forscher die Bewegungen des Lasers variieren, können sie Schall in unterschiedlichen Frequenzen erzeugen. Dabei können sie sogar beeinflussen, in welcher Entfernung zum Sender die Zielperson stehen muss, um die Geräusche wahrzunehmen.

Erfolgreiche Labortests

In Labortests zeigten die Forscher mit kommerziell erhältlichem Equipment, dass sie Geräusche und Worte in einer Lautstärke von 60 Dezibel über eine Entfernung von 2,5 Metern übertragen können. Sie gehen aber fest davon aus, dass das System problemlos auch für größere Entfernungen skaliert werden kann. Sie testeten außerdem auch eine traditionelle photoakustische Methode, die ohne Bewegungen des Lasers auskommt.

„T here are tradeoffs between the two techniques. The traditional photoacoustics method provides sound with higher fidelity, whereas the laser sweeping provides sound with louder audio„, erklärt Ryan M. Sullenberger, der an dem Projekt beteiligt ist.

Als nächstes wollen die Forscher ihre Methoden im Freien mit größeren Übertragungsdistanzen demonstrieren. Sie hoffen, dass sich aus ihrem Projekt eine kommerziell nutzbare Technologie entwickeln wird. „ There are a lot of exciting possibilities, and we want to develop the communication technology in ways that are useful„, so Sullenberger.

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