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El fotófono es un dispositivo de telecomunicaciones que permite la transmisión de la voz a través de un haz de luz . Fue inventado conjuntamente por Alexander Graham Bell y su asistente Charles Sumner Tainter el 19 de febrero de 1880, en el laboratorio de Bell en 1325 L Street en Washington, DC [1] [2] Ambos se convertirían más tarde en asociados plenos de la Volta Laboratory Association . creado y financiado por Bell.
El 3 de junio de 1880, el asistente de Bell transmitió un mensaje telefónico de voz inalámbrico desde el techo de la Escuela Franklin a la ventana del laboratorio de Bell, a unos 213 metros (aproximadamente 700 pies) de distancia. [3] [4] [5] [6]
Bell creía que el fotófono era su invento más importante . De las 18 patentes concedidas sólo a nombre de Bell, y las 12 que compartió con sus colaboradores, cuatro eran para el fotófono, al que Bell se refirió como su "mayor logro", y le dijo a un periodista poco antes de su muerte que el fotófono era "el mayor logro". invento que he hecho jamás, mayor que el teléfono". [7] [8]
El fotófono fue un precursor de los sistemas de comunicación por fibra óptica que alcanzaron un uso popular en todo el mundo a partir de la década de 1980. [9] [10] [11] La patente maestra del fotófono ( patente estadounidense 235,199 Aparato para señalización y comunicación, llamado fotófono ) se emitió en diciembre de 1880, [5] muchas décadas antes de que sus principios tuvieran aplicaciones prácticas.
El fotófono era similar a un teléfono contemporáneo, excepto que usaba luz modulada como medio de transmisión inalámbrica, mientras que el teléfono dependía de electricidad modulada transmitida a través de un circuito de cable conductor .
Descripción propia de Bell del modulador de luz: [12]
Hemos descubierto que la forma más sencilla de aparato para producir el efecto consiste en un espejo plano de material flexible contra cuya parte posterior se dirige la voz del hablante. Bajo la acción de la voz, el espejo se vuelve alternativamente convexo y cóncavo y, por lo tanto, alternativamente dispersa y condensa la luz.
Por lo tanto, el brillo de un haz de luz reflejado, observado desde la ubicación del receptor, variaba de acuerdo con las variaciones de audiofrecuencia en la presión del aire (las ondas sonoras) que actuaban sobre el espejo.
En su forma inicial, el receptor del fotófono tampoco era electrónico y utilizaba el efecto fotoacústico . Bell descubrió que muchas sustancias podían utilizarse como transductores directos de luz-sonido. Lampblack demostró ser excepcional. Utilizando un haz de luz solar completamente modulado como señal de prueba, un diseño de receptor experimental, empleando sólo un depósito de negro de humo, produjo un tono que Bell describió como "dolorosamente fuerte" en un oído presionado cerca del dispositivo. [13]
En su forma electrónica definitiva, el receptor del fotófono utilizaba un fotodetector de células de selenio simple en el foco de un espejo parabólico. [5] La resistencia eléctrica de la celda (entre aproximadamente 100 y 300 ohmios ) variaba inversamente con la luz que incide sobre ella, es decir, su resistencia era mayor cuando había poca luz y menor cuando había mucha luz. La celda de selenio tomó el lugar de un micrófono de carbono (también un dispositivo de resistencia variable) en el circuito de lo que por lo demás era esencialmente un teléfono ordinario, que consistía en una batería, un auricular electromagnético y la resistencia variable, todos conectados en serie. El selenio moduló la corriente que fluía a través del circuito, y el auricular volvió a convertir la corriente en variaciones de presión de aire (sonido).
En su discurso ante la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia en agosto de 1880, Bell dio crédito por la primera demostración de transmisión del habla mediante luz al Sr. AC Brown de Londres en el otoño de 1878. [5] [14]
Debido a que el dispositivo utilizaba energía radiante , el científico francés Ernest Mercadier sugirió que la invención no debería llamarse "fotófono", sino "radiófono", ya que sus espejos reflejaban la energía radiante del Sol en múltiples bandas, incluida la banda infrarroja invisible . [15] Bell usó el nombre por un tiempo, pero no debe confundirse con el invento posterior " radioteléfono " que usaba ondas de radio . [dieciséis]
Mientras estaba de luna de miel en Europa con su novia Mabel Hubbard , Bell probablemente leyó sobre la propiedad recientemente descubierta del selenio que tiene una resistencia variable cuando actúa sobre él con la luz, en un artículo de Robert Sabine publicado en Nature el 25 de abril de 1878. En sus experimentos, Sabine Usó un medidor para ver los efectos de la luz que actúa sobre el selenio conectado en un circuito a una batería. Sin embargo, Bell razonó que añadiendo un receptor de teléfono al mismo circuito podría oír lo que Sabine sólo podía ver. [17]
Como el antiguo socio de Bell, Thomas Watson , estaba completamente ocupado como superintendente de fabricación de la naciente Bell Telephone Company en Boston, Massachusetts, Bell contrató a Charles Sumner Tainter , un fabricante de instrumentos que previamente había sido asignado a la Comisión del Tránsito de Venus de Estados Unidos en 1874. , para su nuevo laboratorio de 'L' Street en Washington , a razón de 15 dólares por semana. [18]
El 19 de febrero de 1880, la pareja logró fabricar un fotófono funcional en su nuevo laboratorio acoplando un conjunto de rejillas metálicas a un diafragma, con un haz de luz interrumpido por el movimiento de las rejillas en respuesta a los sonidos hablados. Cuando el haz de luz modulado cayó sobre su receptor de selenio, Bell, en sus auriculares, pudo escuchar claramente a Tainter cantando Auld Lang Syne . [19]
En un experimento del 1 de abril de 1880 en Washington, DC , Bell y Tainter se comunicaron unos 79 metros (259 pies) a lo largo de un callejón hasta la ventana trasera del laboratorio. Luego, unos meses más tarde, el 21 de junio, lograron comunicarse claramente a una distancia de unos 213 metros (aproximadamente 700 pies), utilizando la luz solar como fuente de luz, ya que Edison acababa de introducir la práctica iluminación eléctrica en los EE. UU . En sus últimos experimentos, el transmisor tenía la luz del sol reflejada en la superficie de un espejo muy delgado colocado al final de un tubo parlante; A medida que se pronuncian las palabras, hacen que el espejo oscile entre convexo y cóncavo, alterando la cantidad de luz reflejada desde su superficie hasta el receptor. Tainter, que estaba en el techo de la Escuela Franklin , habló con Bell, que estaba en su laboratorio escuchando y quien le hizo una señal a Tainter agitando vigorosamente su sombrero desde la ventana, como se le había pedido. [6]
El receptor era un espejo parabólico con células de selenio en su punto focal. [5] Realizada desde el techo de la Escuela Franklin hasta el laboratorio de Bell en 1325 'L' Street, esta fue la primera comunicación telefónica inalámbrica formal del mundo (fuera de su laboratorio), lo que convirtió al fotófono en el sistema telefónico inalámbrico de voz más antiguo conocido en el mundo . [ cita necesaria ] al menos 19 años antes de las primeras transmisiones de ondas de radio habladas. Antes de que Bell y Tainter concluyeran su investigación para pasar al desarrollo del grafófono , habían ideado unos 50 métodos diferentes para modular y demodular haces de luz para telefonía óptica. [20]
El teléfono en sí era todavía una novedad y la radio estaba a décadas de ser comercializada. La resistencia social a la forma futurista de comunicación del fotófono se podía ver en un comentario del New York Times de agosto de 1880: [21] [22]
Al hombre corriente... le resultará un poco difícil comprender cómo deben utilizarse los rayos del sol. ¿Tiene el profesor Bell la intención de conectar Boston y Cambridge... con una línea de rayos de sol colgados en postes de telégrafo y, de ser así, de qué diámetro deben ser los rayos de sol... [y] será necesario aislarlos contra el clima... hasta que (el público) vea a un hombre caminando por las calles con una bobina de rayos de sol número 12 en su hombro, y suspendiendolos de un poste a otro, habrá una sensación general de que hay algo acerca del profesor Bell. fotófono que pone a prueba la credulidad humana.
Sin embargo, en el momento de su avance en febrero de 1880, Bell estaba inmensamente orgulloso del logro, hasta el punto de que quiso llamar a su nueva segunda hija "Photophone", lo cual fue sutilmente desalentado por su esposa Mabel Bell (en su lugar, eligieron "Marian". , con "Daisy" como apodo ). [23] Escribió con cierto entusiasmo: [4] [24]
¡He oído discursos articulados a la luz del sol! ¡He oído un rayo de sol reír y toser y cantar! ...He podido oír una sombra e incluso he percibido de oído el paso de una nube por el disco solar. Eres el abuelo del Fotófono y quiero compartir mi alegría por mi éxito.
— Alexander Graham Bell , en una carta a su padre Alexander Melville Bell , fechada el 26 de febrero de 1880
Bell transfirió los derechos de propiedad intelectual del fotófono a la American Bell Telephone Company en mayo de 1880. [25] Si bien Bell esperaba que su nuevo fotófono pudiera ser utilizado por barcos en el mar y también desplazar la gran cantidad de líneas telefónicas que florecían a lo largo de los concurridos bulevares de la ciudad. , [26] su diseño no logró proteger sus transmisiones de interferencias externas como nubes, niebla, lluvia, nieve y demás, que podrían interrumpir fácilmente la transmisión de la luz. [27] Factores como el clima y la falta de luz inhibieron el uso del invento de Bell. [28] No mucho después de su invención, los laboratorios dentro del Bell System continuaron mejorando el fotófono con la esperanza de que pudiera complementar o reemplazar las costosas líneas telefónicas convencionales . Su primer uso no experimental se produjo con los sistemas de comunicación militares durante la Primera y Segunda Guerra Mundial, siendo su principal ventaja que sus transmisiones basadas en luz no podían ser interceptadas por el enemigo.
Bell reflexionó sobre el posible uso científico del fotófono en el análisis espectral de fuentes de luz artificiales, estrellas y manchas solares . Más tarde también especuló sobre sus posibles aplicaciones futuras, aunque no anticipó ni las telecomunicaciones láser ni las de fibra óptica : [24]
¿Puede la imaginación imaginarse cuál será el futuro de este invento?... Podemos hablar mediante luz a cualquier distancia visible sin ningún cable conductor... En la ciencia general, el fotófono hará descubrimientos que no se hubieran soñado hasta ahora. ahora.
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Aunque los investigadores de Bell Telephone hicieron varias mejoras incrementales modestas en el diseño de Bell y Tainter, las transmisiones de radio de Marconi comenzaron a superar con creces el alcance máximo del fotófono ya en 1897 [8] y el desarrollo posterior del fotófono se detuvo en gran medida hasta que comenzaron los experimentos germano-austriacos. a principios del siglo XX.
El físico alemán Ernst Ruhmer creía que la mayor sensibilidad de sus células de selenio mejoradas, combinada con las capacidades de recepción superiores del "arco parlante" del profesor HT Simon, haría que el fotófono fuera práctico en distancias de señalización más largas. Ruhmer llevó a cabo una serie de transmisiones experimentales a lo largo del río Havel y en el lago Wannsee de 1901 a 1902. Informó que logró distancias de envío en buenas condiciones de 15 kilómetros (9 millas), [30] con igual éxito durante el día y la noche. Continuó sus experimentos por Berlín hasta 1904, junto con la Armada alemana, que le suministró reflectores de alta potencia para su uso en las transmisiones. [31]
La empresa alemana Siemens & Halske aumentó el alcance del fotófono utilizando lámparas de arco de carbono de corriente modulada que proporcionaron un alcance útil de aproximadamente 8 kilómetros (5,0 millas). Produjeron unidades comercialmente para la Armada alemana , que se adaptaron aún más para aumentar su alcance a 11 kilómetros (6,8 millas) utilizando reflectores de barco modulados por voz . [5]
La investigación del Almirantazgo británico durante la Primera Guerra Mundial dio como resultado el desarrollo de un modulador de espejo vibratorio en 1916. Células receptoras de molibdenita más sensibles , que también tenían mayor sensibilidad a la radiación infrarroja, reemplazaron a las células de selenio más antiguas en 1917. [5] Estados Unidos y Alemania Los gobiernos también trabajaron en mejoras técnicas al sistema de Bell. [32]
En 1935, la compañía alemana Carl Zeiss había comenzado a producir fotófonos infrarrojos para los batallones de tanques del ejército alemán , empleando lámparas de tungsteno con filtros infrarrojos modulados por espejos o prismas vibratorios. Estos también utilizaron receptores que empleaban amplificadores y celdas detectoras de sulfuro de plomo , aumentando su alcance a 14 kilómetros (8,7 millas) en condiciones óptimas. Los ejércitos japonés e italiano también intentaron un desarrollo similar de las telecomunicaciones por ondas de luz antes de 1945. [5]
Varios laboratorios militares, incluidos los de Estados Unidos, continuaron sus esfuerzos de investigación y desarrollo en el fotófono hasta la década de 1950, experimentando con lámparas de vapor de alta presión y de arco de mercurio de entre 500 y 2000 vatios de potencia. [5]
DESDE EL ÚLTIMO PISO DE ESTE EDIFICIO
SE ENVIÓ EL 3 DE JUNIO DE 1880
A TRAVÉS DE UN HAZ DE LUZ HACIA EL 1325 'L' STREET
EL PRIMER MENSAJE TELEFÓNICO INALÁMBRICO
EN LA HISTORIA DEL MUNDO.
EL APARATO UTILIZADO PARA ENVIAR EL MENSAJE
FUE EL FOTÓFONO INVENTADO POR
ALEXANDER GRAHAM BELL
INVENTOR DEL TELÉFONO
ESTA PLACA FUE COLOCADA AQUÍ POR
ALEXANDER GRAHAM BELL CAPÍTULO
PIONEROS TELEFÓNICOS DE AMÉRICA
3 DE MARZO DE 1947
CENTENARIO DEL DR. EL NACIMIENTO DE BELL
Marcador en la Escuela Franklin que conmemora el primer juicio formal
El 3 de marzo de 1947, centenario del nacimiento de Alexander Graham Bell , los Pioneros Telefónicos de América dedicaron un marcador histórico en el costado de uno de los edificios, la Escuela Franklin , que Bell y Sumner Tainter utilizaron para su primer juicio formal que involucraba una distancia considerable. Tainter originalmente se encontraba en el techo del edificio de la escuela y transmitió a Bell desde la ventana de su laboratorio. El marcador no reconoció las contribuciones científicas y de ingeniería de Tainter. [ ¿investigacion original? ]
El 19 de febrero de 1980, exactamente 100 años después del día después de la primera transmisión con fotófono de Bell y Tainter en su laboratorio, el personal de la Institución Smithsonian , la Sociedad Geográfica Nacional y los Laboratorios Bell de AT&T se reunieron en la ubicación del antiguo Volta de Bell en 1325 'L' Street. Laboratorio en Washington, DC para una conmemoración del evento. [11] [33]
La conmemoración del centenario del fotófono fue propuesta por primera vez por el investigador y escritor en electrónica Forrest M. Mims , quien se lo sugirió al Dr. Melville Bell Grosvenor , nieto del inventor, durante una visita a su oficina en la National Geographic Society. Más tarde, el grupo histórico celebró el centenario de la primera transmisión de laboratorio exitosa del fotófono utilizando el fotófono de demostración hecho a mano por Mims, que funcionaba de manera similar al modelo de Bell y Tainter. [20] [Nota 1]
Mims también construyó y proporcionó un par de modernos transceptores LED portátiles que funcionan con baterías conectados por 100 yardas (91 m) de fibra óptica . Richard Gundlach de los Laboratorios Bell y Elliot Sivowitch del Smithsonian utilizaron el dispositivo en la conmemoración para demostrar uno de los descendientes modernos del fotófono. La National Geographic Society también montó una exposición educativa especial en su Explorer's Hall, destacando la invención del fotófono con elementos originales tomados prestados del Smithsonian Institution. [34]
Notas a pie de página
Citas
Bibliografía
