एमआईटी ने सीखा कि कैसे एक लेजर के साथ ध्वनि संचारित करना है

एमआईटी के शोधकर्ताओं की एक टीम ने लेजर का उपयोग करके दिशात्मक ध्वनि संचारित करने का एक नया तरीका पेश किया। कटौती के तहत, हम बताते हैं कि यह तकनीक किस पर बनाई गई है।


फोटो PxHere / पीडी

ध्वनि लेजर

दिशात्मक ध्वनि तकनीक, जो अंतरिक्ष के एक छोटे से क्षेत्र में श्रव्य श्रव्य उत्पन्न करने में सक्षम है, को 1980 के दशक से जाना जाता है । हालांकि, ऐसी प्रणालियों (आधुनिक वाले सहित) से ध्वनि को शायद ही संकीर्ण रूप से लक्षित कहा जा सकता है: औसतन, यह 50 सेंटीमीटर व्यास के साथ एक क्षेत्र तक फैली हुई है। कोटिंग क्षेत्र का बड़ा आकार उनके उपयोग को सीमित करता है।

आज उनका उपयोग संग्रहालयों में "ऑडियो पॉइंट" बनाने के लिए किया जाता है - ताकि आगंतुक इलेक्ट्रॉनिक गाइडों के व्याख्यान सुन सकें और दूसरों को परेशान न कर सकें - लेकिन वे एक विशिष्ट व्यक्ति को एक ऑडियो स्ट्रीम को बड़ी दूरी पर प्रसारित करने के लिए उपयुक्त नहीं हैं।

इस समस्या को MIT के इंजीनियरों ने हल किया। उन्होंने दिशात्मक ध्वनि संचारित करने के लिए एक सटीक लेजर बीम का उपयोग करने का सुझाव दिया। उनका समाधान फोटोएक्वास्टिक प्रभाव पर आधारित है , जब वायुमंडल में जल वाष्प प्रकाश की ऊर्जा को अवशोषित करता है। यह प्रक्रिया हवा के दबाव में स्थानीय वृद्धि और ध्वनि कंपन की घटना की ओर ले जाती है। एक व्यक्ति अतिरिक्त पहनने योग्य उपकरणों के बिना इन उतार-चढ़ाव को महसूस करने में सक्षम है।

यह कैसे काम करता है

विकिरण के स्रोत के रूप में, MIT के इंजीनियरों ने एक थ्यूलियम लेजर का उपयोग किया, जिसका उपयोग आमतौर पर चिकित्सा और कॉस्मेटोलॉजी में किया जाता है। डिवाइस 1900 से 2000 एनएम के तरंग दैर्ध्य के साथ विकिरण उत्पन्न करने में सक्षम है - विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के निकट अवरक्त रेंज। थ्यूलियम लेजर का उपयोग करने का निर्णय इस तथ्य के कारण है कि हवा में जल वाष्प इस विशेष लंबाई की तरंगों को सर्वोत्तम रूप से अवशोषित करता है। एक और कारण यह है कि 1900 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश आंख और मानव त्वचा की रेटिना के लिए हानिरहित है।

डेवलपर्स ने ध्वनि संचारित करने के दो तरीके प्रस्तावित किए। पहली विधि में एक एक्वाटो-ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर शामिल है - एक उपकरण जो संचरित प्रकाश की तीव्रता को बदलता है। इसमें एक कांच की प्लेट होती है, जिस पर बीम की तीव्रता को बदलते हुए पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर का उपयोग करके एक अल्ट्रासोनिक अल्ट्रासाउंड बनाया जाता है। इस दृष्टिकोण का लाभ प्रसारित ध्वनि की उच्च गुणवत्ता थी - शोधकर्ताओं ने भाषण और यहां तक ​​कि संगीत की रिकॉर्डिंग को सफलतापूर्वक पुन: पेश करने में सक्षम थे।

ऑडियो जानकारी संचारित करने की दूसरी विधि में, एक न्यूनाधिक के बजाय एक घूर्णन दर्पण का उपयोग किया जाता है। यह ध्वनि की गति के साथ श्रोता के पास अंतरिक्ष में लेजर बिंदु को स्थानांतरित करता है, जिससे ध्वनिक संकेतों और उनके प्रवर्धन में हस्तक्षेप होता है।

इस मामले में, ध्वनि की गुणवत्ता पहले विधि की तुलना में खराब है। हालांकि, ध्वनि स्वयं बहुत लाउड है - लेखकों ने 2.5 मीटर की दूरी पर (पहले मामले में, अधिकतम 30 डीबी) 60 डीबी का मान हासिल करने में कामयाब रहे।

अब तक, डेवलपर्स एक ऐसी प्रणाली नहीं बना पाए हैं जो दोनों दृष्टिकोणों के फायदे - मात्रा और ध्वनि की गुणवत्ता को जोड़ती है। लेकिन वे इस दिशा में काम करना जारी रखेंगे। इंजीनियर्स एक घूर्णन दर्पण के आधार पर एक विधि विकसित करने की योजना बनाते हैं। निर्णय इस तथ्य के कारण है कि पहले मामले में ध्वनि को केवल अधिक शक्तिशाली लेजर द्वारा "जोर से बनाया" जा सकता है, और यह पहले से ही मनुष्यों के लिए खतरनाक होगा।

दिशात्मक ध्वनि संचारित करने की अन्य विधियाँ

दूरी पर ध्वनि संचारित करने के लिए लेजर का उपयोग करने का विचार नया नहीं है। अमेरिकी रक्षा विभाग में एक ऐसी ही तकनीक प्रस्तावित की गई थी। उन्होंने दो ऑप्टिकल उपकरणों का इस्तेमाल किया: एक फेमटोसेकंड लेजर, जो हवा में एक प्लाज़्मा बॉल बनाता है, और एक नैनलॉज़र ने एक संकीर्ण तरंग दैर्ध्य रेंज में ट्यून किया और इस गेंद में ध्वनि कंपन उत्पन्न किया।

नतीजतन, एक सायरन की आवाज़ के समान, हवा में एक अप्रिय शोर सुनाई देता है। डिवाइस को गुप्त वस्तुओं को अजनबियों से बचाने के लिए उपयोग करने की योजना है।


फोटो D- कुरु / CC BY-SA

दिशात्मक ध्वनि को प्रसारित करने के लिए माइक्रोवेव का भी उपयोग किया जाता है। कुछ साल पहले, शिकागो में इलिनोइस विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के एक समूह ने ध्वनि कंपन के "वाहक" के रूप में मानव कपाल हड्डियों का उपयोग करके एक ऑडियो सिग्नल को एमआरआई उपकरण का उपयोग करके प्रसारित करने की संभावना का अध्ययन किया था । इंजीनियरों ने स्पष्ट रूप से अलग-अलग ध्वनिक क्लिक करने में कामयाब रहे, लेकिन किसी भी जटिल ऑडियो रिकॉर्डिंग को पुन: पेश करने में विफल रहे। ध्वनि तरंगें इसके लिए पर्याप्त शक्तिशाली नहीं थीं।

अंतरिक्ष के एक छोटे से क्षेत्र में ऑडियो चलाने का एक और तरीका अल्ट्रासाउंड है। पिछले साल, Noveto ने एक ध्वनिक स्पीकर पेश किया जिसमें 3D सेंसर हैं जो श्रोता के सिर की स्थिति को ट्रैक करते हैं। वह फिर किस दिशा में और किस कोण पर अल्ट्रासोनिक तरंगों को सुनने के लिए "वर्चुअल हेडफोन" महसूस करने के लिए भेजने की आवश्यकता है, की गणना करती है।

दिशात्मक ध्वनि के लिए संभावनाएँ

आज, दिशात्मक ध्वनि का उपयोग मुख्य रूप से प्रदर्शनियों में या विज्ञापन में किया जाता है। हालांकि, उम्मीद है कि भविष्य में यह एक अधिक प्रभावी विपणन उपकरण बन जाएगा। उदाहरण के लिए, वे सड़क पर राहगीरों को लक्षित विज्ञापनों को प्रसारित करने के लिए एक चेहरे की पहचान प्रणाली के साथ नोवेटो वक्ताओं का उपयोग करने की योजना बनाते हैं।

ध्वनि संचरण के नए तरीकों के साथ, उनके आवेदन के अन्य क्षेत्र दिखाई देंगे। उदाहरण के लिए, एमआईटी से इंजीनियरों का समाधान खतरों के बारे में लोगों की व्यक्तिगत चेतावनी की प्रणालियों में उपयोग करने का प्रस्ताव है , क्योंकि लेजर बहुत लंबी दूरी पर ध्वनि संचारित करने में सक्षम है।

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