Фотофо́н — устройство для передачи на расстояние звуков с помощью света . Является первым в мире VLC-устройством .

Принцип действия

Действие этого прибора основано на свойстве селена изменять электропроводимость под действием световых лучей , отражаемых от зеркала , вибрирующего под влиянием звука.

В фотофоне в качестве получателя сигнала используются кристаллические селеновые ячейки. Материал изменяет электропроводимость под действием световых лучей, то есть проводимость выше, когда темнее, и ниже, когда светлее. Принцип фотофона, таким образом состоял в модулировании светового луча: в результате разной освещённости приёмник будет создавать в селеновых ячейках соответствующее различное сопротивление, которое используется для воссоздания звуков, принятых приёмником. Модулирование светового луча было сделано вибрирующим зеркалом: тонкое зеркало чередовалось между вогнутой и выпуклой формами и таким образом производилась фокусировка или рассеивание света от светового источника. Фотофон работает по аналогии с телефоном лишь с той разницей, что фотофон использует свет для выдачи информации, в то время как телефон использует электричество .

История

Первые замыслы об устройстве фотофона появились во время исследования свойств селена . В 1878 году, на докладе перед Королевской академией наук, Александр Белл заявил, что «если вы поместите селен в батарею телефона и направите на него солнечный луч, то сможете его услышать, так же как услышать тень» . Из этого можно представить возможности для применения селена для сигнализации и для передачи данных.

В январе 1880 года Александр Белл поставил цель – воспроизведение речи при помощи света, о чем написал в своих лабораторных записках. В этом деле Александру помогал Чарльз Самнер Тейнтер (Charles Sumner Tainter), к нему он часто заходил в магазин-мастерскую в Кэмбриджпорте (Cambridgeport) за инструментами и реактивами для своих опытов . 19 февраля 1880 года Александр Белл сделал запись о том, что эта проблема была успешно решена .

Весной 1881 года начались опыты по увеличению дальности передачи. В марте можно было услышать отчетливую речь по фотофону на расстоянии 82 метров, в апреле дальность перешагнула за 200 метров. Но практическое применение фотофона ограничивалось рельефом, погодными условиями и другими факторами, поэтому устройство не нашло практического применения и заинтересованных инвесторов.

Патенты, полученные Александром Беллом и Самнером Тейнтером на фотофон и дополнительные устройства для него:

1. US Patent № 235,199. A.G. Bell. Apparatus for signaling and communicating, called Photophone. Patented Dec 7, 1880 .
2. US Patent № 235,496. A.G. Bell & S. Tainter. Photophone transmitter. Patented Dec 14, 1880 .
3. US Patent № 235,497. A.G. Bell & S. Tainter. Selenium Cells. Patented Dec 14, 1880 .
4. US Patent № 235,590. S. Tainter. Selenium Cells. Patented Dec 14, 1880 .
5. US Patent № 235,616. A.G. Bell & S. Tainter. Process of treating selenium to increase it's electronic conductivity. Patented Dec 21, 1880 .
6. US Patent № 241,909. A.G. Bell & S. Tainter. Photophonic receiver. Patented May 24, 1881 .

Эксперимент

В Вашингтоне во время эксперимента Белл и Тейнтер провели подтверждённую передачу на расстоянии около 213 м , используя обычный солнечный свет в качестве источника света . Получателем сигнала было параболическое зеркало с селеновыми ячейками в точке фокусировки. Селеновые ячейки изменяли электрическое сопротивление от 300 до 100 Ом .

Хотя фотофон был важным изобретением, прошло много лет, прежде чем значимость работы Белла была полностью признана. Оригинальный фотофон Белла не мог защитить передачи от внешних помех , подобных облакам, которые легко нарушали передачу. До развития современной волоконной оптики отсутствие технологии надежной доставки света препятствовало использованию изобретения Белла. Фотофон Белла признан предшественником современных волоконно-оптических линий связи , по которым на сегодня передаётся до 80 % всего мирового телекоммуникационного трафика .

См. также

• Инфракрасный канал
• RCA Photophone

Примечания

Источники

• Bell, A. G. «On the Production and Reproduction of Sound by Light», American Journal of Sciences , Third Series, vol. XX , #118, October 1880 , pp. 305—324; также опубликовано в статье под заголовком «Selenium and the Photophone» журнала « Nature » в сентябре 1880 г.

Ссылки

• перед американской Ассоциацией для продвижения науки в Бостоне 27 августа 1888 года , в которой он продемонстрировал вышенарисованное на бумаге. (англ.)