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自制激光传声器

来自老薛同学的又一次投稿

激光已经51岁了。去年,世界各地的人们一起庆祝了激光的50岁生日。有意思的是,当年它的发明者不知道这束神奇而危险的光能用来干吗,所以称它为:“a solution looking for a problem”;而五十年之后,我们的生活已经无法离开激光。

在基础科学领域,过去五十年里激光的应用也产生了十个诺贝尔奖(!)。在这篇文章里,我们要用激光制做一个无线传播声音的装置。虽不能凭此获诺贝尔奖,但也足以让我们开心一阵子了。

0:原理

二极管激光器(一般的激光笔里面就是一个二极管激光器)发光的强弱可以由加在它两端的电压决定。而电脑上耳机插孔里输出的,是一个随声波振荡的电压信号。如果我们把这个电压信号加到激光二极管两端,那么激光的强弱就会随声波信号振荡了。这就是我们的发射端。

我们可以把这个强弱振荡的激光信号转换成声音在远处播放出来,只需要先把它转换成电压信号,然后再送到音箱放大输出。我们可以用一个光敏二极管或者光敏电阻来做这个转换。这就是我们的接收端。

1:电路

发射端电路如下图所示。

发射端电路

发射端电路

变阻器(可选200千欧姆)设定激光器的基本工作电压,一般在2到4伏之间激光器都能发光,所以在输入声波电信号为零时,可以设定激光器两端的电压为3伏。这样声波信号就能使得激光器两端电压在3到4伏之间波动,从而控制激光亮度。注意,在把激光器连在电路中前,最好用万用表测量一下输出电压,以防过高烧毁激光二极管。

电路中对声波产生的电信号进行了放大,放大系数为两个电阻之比,51k/10k,所以为5.1倍。主要是因为我测量到从电脑耳机插孔出来的电压大概在0.2伏左右,为了防止它太小不足以调制激光强度而加上去的。

接收端电路图如下:

接收端电路

接收端电路

首先第一个运算放大器将光敏二极管产生的光电流(小于零点一毫安培)转换成电压,电阻取多大取决于光敏二极管能产生多大的电流。然后把这个电压信号放大五倍,输出到音箱插头。具体的各电阻取值可能随采用不同光敏二极管而稍有不同。只要用万用表测量最后输出的电压值,2伏左右即可。

2:实物照片

发射端如下图:

发射端实物图

发射端实物图

接收端如下图:

接收端实物图

接收端实物图

3:效果演示

利用激光传声方式播放Beyond的“真的爱你”:

参考老薛新浪播客视频