Auch mit Lasern kann man Musik machen. Wie das geht steht in diesem Artikel.

Es gibt viele Arten der Schallerzeugung und damit auch viele Arten von Lautsprechern. Eine interessante Neuentwicklungen auf dem Gebiet hat noch keinen Namen, weswegen sie in diesem Artikel plump Laserlautsprecher genannt wird. Dieser wurde am Massachusetts Institute of Technology durch die Forscher Ryan Sullenberger, Sumanth Kaushik und Charles Wynn entwickelt. Er soll es irgendwann ermöglichen mithilfe eines Lasers Töne an einem ganz bestimmten Punkt mitten im Raum zu erzeugen. Dafür soll kein besonderes Gerät notwendig sein, allein die Luft (im besonderen das in ihr enthaltene Wasser) soll für die Technik genügen.

Der Photoakustische Effekt

Um das was fast unmöglich klingt zu schaffen wird der photoakustische Effekt genutzt. Dabei handelt es sich um eine Möglichkeit um aus Licht Schall zu erzeugen. Das funktioniert wie folgt: Ein Medium (in diesem Fall die Luft) wird mit Laserlicht bestrahlt und ein Teil der Energie wird vom Wasser in der Luft aufgenommen. Das Wasser wird dadurch erwärmt und ändert sein Volumen. Es verdrängt die Luft und erzeugt damit eine Druckwelle. Durch gezieltes Blitzen mit Laserlicht (Amplitudenmoduliert) ist es jetzt möglich die Druckwellen so zu formen, dass wir einen Ton wahrnehmen, wenn die Druckwellen das Ohr erreichen.

Die Wirkung des photoakustischen Effekts beim Laserlautsprecher.

Die Wirkung des photoakustischen Effekts beim Laserlautsprecher.

Signalverstärkung

Dieser Ton ist noch sehr leise und auch noch nicht punktförmig (er lässt sich entlang des gesamten Lasers wahrnehmen). Aus diesem Grund hat sich das Forscherteam eine Möglichkeit einfallen lassen ihn zu verstärken. Dazu wird der Laser mithilfe eines sich drehenden Spiegel hin und her bewegt. An dem Punkt, an dem der Ton erzeugt werden soll (also etwa am Ohr des Empfängers) beträgt die Bewegungsgeschwindigkeit die Geschwindigkeit des Schalls. Dadurch addieren sich die vielen kleinen Druckwellen zu einer großen, die das Ohr dann mit größerer Lautstärke erreicht.

Mithilfe eines Spiegels wird die Wirkung des Laserlautsprechers verstärkt.

Mithilfe eines Lasers wird die Wirkung des Laserlautsprechers verstärkt.

Audioqualität

Momentan gibt es Schwierigkeiten mehr als einen Ton zu erzeugen. Um das zu erreichen wäre es notwendig mehrere Laser einzusetzen oder die Bewegungsgeschwindigkeit des Laserstrahls zu ändern. Letzteres würde auf Kosten der Lautstärke gehen. Da man sich bei dem Laser auf unschädliche Energien beschränken möchte (schließlich möchte man das Gerät in der Nähe von Menschen einsetzen) wird es sich zeigen ob daraus wirklich ein nützlicher Lautsprecher entstehen kann. Doch dazu wird es weitere Forschung brauchen. Interessant ist vielleicht noch, dass besonders tiefe Töne leichter zu erzeugen sind als höhere Töne.

Anwendungsbereiche

Sollte der Laserlautsprecher irgendwann nutzbar werden gibt es viele verschiedene Anwendungsbereiche. Die Forscher nennen dafür etwa die Kommunikation quer durch laute Räume oder das Zuflüstern einer Botschaft ohne dass diese von anderen wahrgenommen wird. Dass sich irgendwann Qualitäten erreichen lassen, die es möglich machen Musik zu übertragen wird wohl momentan nicht erwartet. Trotzdem ließen sich sicher auch im Musikbereich Anwendungsfälle finden, etwa als Unsichtbares Textblatt für einen Sänger oder als lokaler Bassverstärker in Kombination mit anderen Lautsprechern.

Quelle:
Sullenberger, Ryan M.; Kaushik, Sumanth; Wynn, Charles M., Optics Letters Vol. 44, No. 3. Photoacoustic communications: delivering audible signals via absorption of light by atmospheric H2O. 2019.

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