¿Cómo se puede convertir una señal óptica en una señal mecánica/acústica sin usar electricidad?

Haga que una persona (o un mono entrenado) tire de una palanca (u otro movimiento mecánico) cuando se encienda la luz. No es súper eficiente y tendría una velocidad máxima bastante baja, pero definitivamente funcionaría sin usar un circuito eléctrico.

En teoría, se podría diseñar biológicamente un organismo simplista que realiza este tipo de trabajo sin todos los gastos generales de un gran animal evolucionado, es decir, responde a la luz contrayendo un músculo.

Resulta que me equivoqué sobre la efectividad de usar el calor de la luz para recuperar información. Se llama efecto fotoacústico , y Alexander Graham Bell ya lo utilizaba para la transmisión inalámbrica de voz en su fotófono . (Gracias a Philip Wood @ physics.sx)

En el fotófono, la voz de un orador se dirigía contra un espejo delgado y flexible que se configuraba para reflejar la luz del sol hacia el receptor. Las vibraciones del sonido hicieron que el espejo se flexionara y, por lo tanto, concentrara o dispersara el haz de luz solar, modulando así las ondas de sonido en la intensidad del haz de luz. Aunque los últimos receptores de Bell eran eléctricos y usaban celdas de selenio, los primeros no eran eléctricos y usaban el efecto fotoacústico. La intensidad variable de la luz del haz de luz hizo que el receptor y el aire directamente a su lado vibraran debido a la expansión térmica variable. Él describe el sonido de un diseño que usaba un simple receptor recubierto de negro de humo como 'dolorosamente alto' cuando se presiona la oreja contra él.

Combine esto con la posibilidad del amplificador de fricción Higham o la amplificación de aire comprimido , y la de los láseres químicos , los amplificadores ópticos bombeados por láser y el efecto acústico-óptico, y parece que los teléfonos de fibra óptica son completamente posibles sin usar electricidad.

Depende de la energía de la "señal óptica".

Si la energía es suficiente, puede usar una lente para "imprimir" en algún material sensible. Piense en una cámara con una cinta continua de película que se mueve continuamente; Cuando la luz está encendida, impresionaría en la película; puedes enviar mensajes Morse de esa manera.

Fotoisomerización

La forma más directa de lograr esto es a través de la fotoisomerización . Las moléculas como el azobenceno (que se muestra a continuación) se pueden cambiar entre dos configuraciones diferentes utilizando diferentes longitudes de onda de luz. Si organizamos nuestros fotoisómeros en un polímero correctamente, podemos obtener una deformación inducida por la luz a macroescala . Una clase de polímeros que hace esto son los elastómeros de cristal líquido . También vale la pena señalar que los pasos iniciales de nuestra fototransducción en nuestros ojos se basan en que la retina cambia MECÁNICAMENTE la forma de la proteína opsina . Aunque probablemente sería difícil fabricar un elastómero de cristal líquido que pueda funcionar a frecuencias acústicas.

Reacciones fotoquímicas

Una forma divertida de convertir una señal óptica en movimiento mecánico es utilizar reacciones químicas desencadenadas por la luz. El hidrógeno y el cloro reaccionarán entre sí de forma explosiva cuando se expongan a la luz ultravioleta . No es inconcebible que una cámara de reacción cuidadosamente diseñada llena de flujo de hidrógeno y cloro pueda explotar a frecuencias acústicas.

Fotoacústica

También está el efecto fotoacústico , donde una señal de luz oscilante puede usarse para hacer que un fluido se caliente y se enfríe lo suficientemente rápido como para producir sonido. Dicho sonido suele ser bastante suave a menos que se utilice una señal óptica muy fuerte. Sin embargo, la fluídica nos permite amplificar estas pequeñas señales acústicas en algo mucho más fuerte o capaz de controlar maquinaria neumática o hidráulica. La siguiente imagen tomada de aquí ilustra cómo esto es posible.

La luz se enfoca en un amplificador fluídico que hace que el fluido se expanda y desplace un chorro de fluido dando como resultado que dicho chorro de fluido mueva más fluido a un puerto que a otro dando como resultado la amplificación de la pequeña expansión de fluido. La fluídica se ha utilizado para amplificar las señales fotoacústicas de una fuente de luz de 0,7 mW para accionar una válvula de control de un cromatógrafo de gases . Además, la fluídica también se ha utilizado para amplificar señales fotoacústicas para accionar un brazo robótico neumático . Quizás el uso más extraño del uso de fluídica para amplificar señales ópticas fue hacer un sistema de control remoto completamente no eléctrico para un interceptor ICBM . Un receptor de audio basado en este principiotambién ha sido patentado, no puedo encontrar ninguna información de que realmente se haya construido, pero hay buenas razones para creer que es posible. La etapa de preamplificador del sistema de guía de misiles mencionado anteriormente pudo amplificar señales de hasta 5 KHz, lo cual es suficiente para la transmisión de voz.

Dijo que una vez que alcanza la interacción mecánica, la interacción acústica está en el camino (y viceversa), teóricamente podría usar la vela solar .

Si no me equivoco, hay un vehículo de propulsión de vela solar en la película "pitch balck". El concepto es simple, la vela en el veichle es "estándar", en forma de molino y solo en una cúpula de vacío para evitar la fricción del aire. El problema principal es que la densidad de potencia (vatios/m ^ 3) que se puede extraer de una vela solar es realmente muy baja, totalmente incapaz de usarse como propulsión en tierra, de hecho, la única aplicación real es para refuerzo de naves espaciales.

Los altavoces de plasma pueden generar audio. Y, los láseres de potencia y energía suficientes pueden ionizar el aire para generar un plasma .