Hvordan Alexander Graham Bell pioneerede Li-Fi med fotofonen i 1880

Kun fire år efter at have patenteret telefonen søgte opfinder Alexander Graham Bell allerede måder at forbedre sin nye teknologi på. Specielt ønskede han at gå trådløst. Funktionelt begrænsede ledninger brugen af ​​Bells opfindelse: Det store eksempel på dette, skibe til søs, ville gavne enormt af telefonteknologi, men selvfølgelig kunne de ikke sammenkobles med ledninger. Bell fortalte famously, at "dagen kommer, når telegrafi ledninger bliver lagt på huse ligesom vand eller gas", men han omfavnede ikke helt sin egen vision. Han indså, at byer, der sluges af webs af tykke sorte ledninger, kunne være grimme byer.

På sin bryllupsrejse læste Bell om medforsker og opfinder Robert Sabines eksperimenter med Selen, et nyopdaget materiale, der reagerede på udsættelse for lys. I Sabines eksperiment kunne han visuelt måle de ændringer i lyset der ramte en Selen-modtager. Bell teoretiseret, at hvis Selens reaktioner på lysændringer var betydelige nok til fysisk at måle reaktioner, var der en chance for strålende moduleret sollys til en Selen-modtager kunne producere en lydeffekt; teoretisk kunne han høre, hvad Sabine så.

For at opnå dette ville Bell skulle modulere lydbølger som elektricitet. Telefonen transmitterede lyd gennem den modulerede elektriske strøm sendt via telegrafi ledninger. Selenmottageren vil så fungere som en optisk version af den elektriske spole i en telefonmodtager, der konverterer det modulerede lys tilbage til lydbølger.

Sikker nok, Bell var helt korrekt. I februar 1880 lyttede Bell som assistent Charles Sumner Tainter's ved hjælp af intet mere end en membran, der var knyttet til metalgitter og en rudimentær selenmodtager. A cappella version af Auld Lang Syne kom blaring gennem hans hovedtelefoner, transmitteres gennem en enkelt stråle af sollys.

I løbet af de næste par måneder har Bell og Tainter forbedret fotophoneudformningen og erstattet stålgitterene med et tyndt, fleksibelt spejl, der ville bøje og vibrere fra lydbølgerne, ændre lyset, men skabe en mere koncentreret lysstråle i stand til at blive modtaget fra større afstande. Mens den første test transmitterede lyd over det samme rum, nåede efterfølgende tests ved hjælp af en parabolisk spejlmodtager afstande på omkring 700 ft. 19 år før den første radiotransmission. Bell havde indført trådløs lydkommunikation til verden.

Bell var ekstatisk. Han troede, at når teknologien blev fanget, ville overførsel af lyd gennem lys én dag revolutionere kommunikationsverdenen. Men mens fotofonen var en succes konceptuelt, vidste Bell - som altid pragmatiker - den teknologi, der var nødvendig for at gøre sin opfindelse praktisk til daglig brug, stadig generationer væk.

Det største og mest oplagte problem med at stole på sollys for at overføre lyd er, at solen ikke er konstant synlig: Nattransmissioner ville være umulige, og regn ville lukke kommunikationen. Lyset diffunderer over afstand, hvilket betød uden en stærkt koncentreret stråle, selv under optimale forhold var der en temmelig kort og endelig begrænsning for området til fotofonen.

Der var også dette: Edison havde netop opfundet 16-watt lightbulb. Gaslys var stadig almindeligt sted, og selvom det var muligt at skabe stærkt koncentrerede bjælker af kunstigt lys med spejle og glas, skulle ethvert hjem ved hjælp af en fotofon være et bogstaveligt fyrtårn. Bell solgte patentet til fotofonen til National Bell Phone Company, hvoraf hans svigerfar og kone var de vigtigste aktionærer (efter at Bell gav sin interesse for virksomheden som en bryllupsgave). Bell selv støttede sig på at udvikle fotofonen, men andre ingeniører hos Bell Telephone Company fortsatte med at forbedre teknologien i de næste par årtier.

I et interview lige før hans død udtalte Bell: "I betydningen af ​​de involverede principper betragter jeg fotofonen som den største opfindelse jeg nogensinde har lavet; større end telefonen. "Muligvis havde han ret igen: Lette telefoni ville faktisk ændre den måde verden kommunikerede på, men ikke helt som Bell forestillede sig. Opgraderede versioner af fototelefonen blev med succes brugt i maritime kapaciteter, især i første og anden verdenskrig; lys telefoni, i modsætning til radiobølger, viste sig at være næsten umuligt at opfange. I den første del af det 20. århundrede blev modificerede versioner af fotofonen brugt af europæiske rederier som backup i situationer, hvor radiobølger blev forstyrret.

Ironisk nok var ledninger den manglende ingrediens til Bells lystelefoni-conundrum hele tiden. Det viser sig den mest effektive måde at transmittere højt koncentreret moduleret lys lange afstande er gennem utroligt lange, ultra-slanke glasledninger. Den vigtigste manifestation af Bells trådløse principper var fiberoptik, som bruges til at overføre telefon-, kabel- og internetdata over hele verden med de samme generelle principper for lystelefoni som Bells originale fotofon.