光電話

在1880年，貝爾餘興未盡，又發明了一個“光電話”。也就是用光“揹着”聲音“跑”。

貝爾用弧光燈或者太陽光作為光源，光束通過透鏡聚焦在話筒的震動片上。當人對着話筒講話時，震動片隨着話音震動而使反射光的強弱隨着話音的強弱作相應的變化，從而使話音信息“承載”在光波上（這個過程叫調製）。在接收端，裝有一個拋物面接收鏡，它把經過大氣傳送過來的載有話音信息的光波反射到硅光電池上，硅光電池將光能轉換成電流（這個過程叫解調）。電流送到聽筒，就可以聽到從發送端送過來的聲音了。

顯然，“光電話”與“電話”的基本思想很近似。只不過，“電話”是直接將發送方的聲音轉化為電信號，傳輸之後再由接收方還原為聲音；而“光電話”則將發送方的聲音轉化為光信號，傳輸之後，先由接收方還原為電信號，再將電信號還原為聲音。也就是説，光電信號的模式是聲一光一電一聲。通信的核心，也就是傳輸環節以光波作為信息載體，之所以接收端要經過電的環節，是因為直接由光信號得到聲音信號有一定難度而已。

貝爾的“光電話”，實用價值並不大。因為存大氣中商接傳輸這樣敏感的光信號，有效距離一般只能數百米，最多數千米。而且非常容易受天氣等因素的影響。“光電話”的研究很快便陷入近乎停頓的狀態。

儘管如此，貝爾先生的發明卻是現代光通信的開端。較之以前的烽火、旗號，“光電話”的最大突破在於，它並非簡單地傳輸原始光信號，而是在發送前將其他形式的信息(如聲音)轉換為光波，然後將光波傳輸到接收端，再還原為其他形式的信息。不過，要將這種現代的通信模式加以實用，在當時還需要艱難的努力。

在1876年發明了電話之後，就想到利用光來通電話的問題。1880年，他利用太陽光作光源，大氣為傳輸媒質，用硒晶體作為光接收器件，成功地進行了光電話的實驗，通話距離最遠達到了213米。1881年，貝爾宣讀了一篇題為《關於利用光線進行聲音的產生與複製》的論文，報導了他的光電話裝置。在貝爾本人看來：在他的所有發明中，光電話是最偉大的發明。 ^[1-2] 

光電話的結構也很簡單。發送端有一台弧光燈作為光源，發出的光投射到話筒的音膜上，再反射回來。在接收端有一個拋物面反射鏡，反射鏡的焦點上放着一一個硅光電池，能將射在它上面的光信號轉變為電信號，末端是聽筒。

當發送方説話的時候，聲音引起話筒的音膜振動，這種振動又使得音膜反射出來的光波強弱發生變化。這樣，音膜反射的光波信號強弱就包含了發送方聲音的信息。反射的光波在大氣中經過一段距離的傳遞，被接收端的反射鏡接收並聚焦到硅光電池上。光波的變化又引起硅光電池輸出電信號的改變。這個電信號的強弱和變化頻率，恰能反映原先用於調製光信號的那個聲音的強弱及頻率。再把這個電信號送入聽筒，就能還原成原先的聲音。

人類很早就對信息交流充滿着幻想，這表明人類對此充滿渴望。事實上，人類很早就有原始用光傳遞信息的記載。早在幾千年前，著名的“烽火戲諸侯”的故事除了告訴大家周幽王的荒淫無道，同時也説明在中國西周末期，利用烽火台報警已經非常普遍了。

所謂烽火台，就是在城牆上每隔一段距離設置一個報警台，一旦發現敵人，白天燃煙，夜間點火，利用大氣和人的眼睛傳播和接收信息。今天人們還能夠在遊覽長城時看到烽火台的遺址。

烽火台報警雖然簡單，但它包括了光通信的基本要素：光源(烽火)、發送裝置(點火或燃煙)、接收裝置(人的眼睛)、傳播媒介(大氣)、被傳播的信息(有或無敵人)。

烽火台結構簡單，使用方便，但它只能傳送簡單信號，而且易受天氣影響(雨或雪)，因此只能與旗語、燈語等這樣的原始通信手段一樣，限於特定的場合使用，而無法進一步發展。

同烽火報警一樣，光電話的傳播媒介為大氣，因此受氣候的影響非常大，雖然它晴天時通話距離可達幾千米甚至十幾千米，但若遇霧、雨、雪等天氣時，就無法完成通信，因此，光電話最終沒有得到發展，而且光電話與後來的光纖通信原理也不盡相同。但是，貝爾光電話的發明，證明用光波作為載波進行通信是可行的。

可以説光電話的發明為後來的光通信奠定了基礎 ^[3]  。