Hur Alexander Graham Bell pioneered Li-Fi med fotofonen 1880

Bara fyra år efter att ha patenterat telefonen sökte uppfinnaren Alexander Graham Bell redan efter sätt att förbättra sin nya teknik. Specifikt ville han gå trådlöst. Funktionellt begränsade kablar användningen av Bells uppfinning: Det främsta exemplet på detta, sjöfart till sjöss, skulle gynnas enormt av telefonteknik, men uppenbarligen kunde de inte kopplas samman av ledningar. Bell förutspådde att "dagen kommer när telegrafi trådar läggs på hus som vatten eller gas" men han omfamnade inte helt sin egen vision. Han insåg att städer som slukades av nät av tjocka svarta trådar kan vara fula städer.

På sin smekmånad läste Bell om medforskare och uppfinnare Robert Sabines experiment med Selen, ett nyupptäckt material som reagerade på exponering för ljus. I Sabines experiment kunde han visuellt mäta förändringarna i ljuset som slog en Selen-mottagare. Bellteoretiserad att om Selens reaktioner på ljusförändringar var väldigt tillräckliga för att fysiskt mäta reaktioner, var det en chans strålande solstrålning i en Selenmottagare kunde producera en ljudeffekt; teoretiskt sett kunde han höra vad Sabine såg.

För att uppnå detta skulle Bell behöva modulera ljudvågor som el. Telefonen sänder ljud genom den modulerade elektriska strömmen som sänds via telegrafi-ledningar. Selenmottagaren skulle då fungera som en optisk version av den elektriska spolen i en telefonmottagare, vilket omvandlar det modulerade ljuset tillbaka till ljudvågor.

Visst nog var Bell helt rätt. I februari 1880 lyssnade Bell som assistent Charles Sumner Tainter, med hjälp av inget annat än en membran fäst på metallgitter och en rudimentär selenmottagare a capella version av Auld Lang Syne kom blaring genom hans hörlurar, sänds genom en enda stråle av solljus.

Under de närmaste månaderna förbättrade Bell och Tainter på fotofonens design, som ersatte stålgitteren med en tunn, flexibel spegel som skulle böja och vibrera från ljudvågorna, ändra ljuset, men skapa en mer koncentrerad ljusstråle som kan av att tas emot från större avstånd. Medan det första testet överförde ljud över samma rum, nådde efterföljande tester med en parabolisk spegelmottagare avstånd på cirka 700 fot 19 år före den första radiotransmissionen. Bell hade infört trådlös ljudkommunikation till världen.

Bell var extatisk. Han trodde att en gång tekniken fångas upp, skulle sändning av ljud genom ljus en dag revolutionera kommunikationsvärlden. Men medan fotofonen var en succékoncept, visste Bell - någonsin pragmatisten - den teknik som behövs för att göra sin uppfinning praktisk för daglig användning var fortfarande generationer borta.

Det största och mest uppenbara problemet med att förlita sig på solljus för att överföra ljud är att solen inte är ständigt synlig: Nattöverföringar skulle vara omöjliga och regn skulle stänga av kommunikationen. Ljuset diffunderar över avstånd, vilket innebar utan en starkt koncentrerad stråle, även under optimala förhållanden var det en ganska kort och ändlig gräns för intervallet till fototelen.

Det var också detta: Edison hade precis uppfunnit 16-watt-lampan. Gasljus var fortfarande vanligt ställe, och även om det var möjligt att skapa högkoncentrerade strålar av artificiellt ljus med speglar och glas, skulle alla hem som använder en fotofon vara en bokstavlig fyr. Bell sålde patentet för fotofonen till National Bell Telephone Company, varav svärfar och fru var huvudaktieägare (efter att Bell gav bort sitt intresse för företaget som en bröllopsgåva). Bell själv backade ut från att utveckla fototelonen, men andra ingenjörer hos Bell Telephone Company fortsatte att förbättra tekniken under de kommande årtiondena.

I en intervju precis före hans död förklarade Bell: "I betydelsen av de principer som berörs anser jag fotofonen som den största uppfinningen jag någonsin har gjort. större än telefonen. "Förmodligen hade han rätt igen: Ljustelefoni skulle verkligen förändra hur världen kommunicerade, men inte riktigt som Bell förutsåg. Uppgraderade versioner av fotofonen användes framgångsrikt i sjöfartskapacitet, särskilt under första och andra världskriget; Ljustelefoni, till skillnad från radiovågor, visade sig vara nästan omöjligt att avlyssna. I den första delen av 1900-talet användes modifierade versioner av fotofonen av europeiska rederier som backup i situationer där radiovågor stördes.

Ironiskt nog var ledningar den saknade ingrediensen till Bells ljussignalkonferens hela tiden. Det visar sig vara det mest effektiva sättet att överföra högkoncentrerad modulerad ljus långa avstånd är genom otroligt långa, ultra-slanka glasledningar. Den viktigaste manifestationen av Bells trådlösa principer var fiberoptik, som används för att överföra telefon-, kabel- och internetdata över hela världen med samma allmänna principer för ljustelefoni som Bells ursprungliga fotofon.