포토폰

광전화는 광선을 통해 말을 전송할 수 있는 통신 장치이다.그것은 1880년 2월 19일 알렉산더 그레이엄 벨과 그의 조수 찰스 섬너 테인에 의해 워싱턴 D.C.^[1][2] 1325 L.에 있는 벨의 연구실에서 공동으로 발명되었다. 둘 다 후에 벨이 만들고 자금을 댄 볼타 연구 협회의 완전한 협력자가 되었다.

1880년 6월 3일, 벨의 조수는 프랭클린 학교 옥상에서 약 213미터 (약 700피트) 떨어진 ^[3][4][5][6]벨의 실험실 창문으로 무선 음성 전화 메시지를 전송했다.

벨은 광전화가 그의 가장 중요한 발명품이라고 믿었다.벨의 이름으로만 부여된 18개의 특허와 그가 협력자들과 공유한 12개의 특허 중 4개는 그의 "가장 위대한 업적"이라고 칭하며 죽기 직전에 기자들에게 광전화는 "내가 만든 것 중 가장 위대한 발명품"^[7][8]이라고 말했다.

광전화는 1980년대부터 ^[9][10][11]세계적으로 널리 보급된 광섬유 통신 시스템의 선구자였다.포토폰의 마스터 특허는 그 원리가 실용화되기 수십 년 전인 ^[5]1880년 12월에 발표되었습니다.

설계.

광전화는 무선 전송 수단으로 변조된 빛을 사용하는 반면 전화기는 전도성 와이어 회로를 통해 전달되는 변조된 전기에 의존한다는 점을 제외하면 현대의 전화기와 유사했다.

광변조기에 ^[12]대한 벨의 설명:

우리는 이 효과를 내기 위한 가장 간단한 형태의 장치가 스피커의 음성이 지시되는 뒷면에 대한 유연한 소재의 평면 거울로 구성되어 있다는 것을 발견했다.음성의 작용에 의해 미러는 볼록과 오목하게 되어 빛을 교대로 산란하고 응축합니다.

따라서 수신기의 위치에서 관찰된 반사 광선의 밝기는 거울에 작용하는 공기 압력의 오디오 주파수 변화(음파)에 따라 변화했습니다.

초기 형태에서, 포토폰 수신기 또한 광음향 효과를 사용하여 전자적이지 않았다.벨은 많은 물질들이 빛에서 소리로의 직접 변환기로 사용될 수 있다는 것을 알아냈다.Lampblack은 뛰어나다는 것을 증명했다.완전히 변조된 햇빛 빔을 테스트 신호로 사용하여, 램프블랙의 퇴적물만을 사용하는 한 실험적인 수신기 디자인은 벨이 장치 가까이에서 누른 귀에 "아프게 큰" 톤을 발생시켰습니다.

궁극적인 전자 형태에서, 포토폰 수신기는 포물선 ^[5]거울의 초점에 단순한 셀렌 셀 광검출기를 사용했습니다.셀의 전기 저항(약 100옴에서 300옴 사이)은 빛이 셀에 내리쬐는 것에 따라 반대로 변화했습니다. 즉, 셀의 저항은 어둡게 켜지면 더 높고 밝게 켜지면 더 낮았습니다.셀렌 셀은 탄소 마이크로폰(또한 가변 저항 장치)을 대체하여 배터리, 전자기 이어폰 및 가변 저항으로 구성된 일반적인 전화 회로에 연결되었습니다.셀레늄은 회로를 통과하는 전류를 변조하고 이어폰에 의해 전류가 다시 기압의 변화(음향)로 변환되었습니다.

1880년 8월 미국과학진보협회 연설에서 벨은 1878년 ^[5][13]가을 런던의 A.C. 브라운 씨에게 빛에 의한 음성 전달을 처음으로 보여준 공로를 인정했습니다.

이 장치가 복사 에너지를 사용했기 때문에, 프랑스 과학자 Ernest Mercadier는 거울이 보이지 않는 적외선 ^[14]띠를 포함한 여러 대역에서 태양의 복사 에너지를 반사하기 때문에 이 발명품을 '광전폰'이 아니라 '라디오폰'으로 명명해야 한다고 제안했다.벨은 한동안 이 이름을 사용했지만 전파를 사용한 ^[15]후대의 발명품인 "라디오폰"과 혼동해서는 안 된다.

최초로 성공한 무선 음성 통신

벨은 그의 신부 마벨 허버드와 함께 유럽으로 신혼여행을 갔을 때, 1878년 4월 25일 네이처에 출판된 로버트 사빈의 논문에서 빛에 반응할 때 가변 저항성을 갖는 셀레늄의 새로 발견된 성질을 읽었을 것이다.그의 실험에서, Sabine은 회로와 배터리에 연결된 셀레늄에 작용하는 빛의 효과를 보기 위해 미터기를 사용했다.그러나 벨은 같은 회로에 전화 수신기를 추가하면 사빈이 ^[16]볼 수 있는 것만 들을 수 있을 것이라고 추론했다.

벨의 전 동료인 토마스 왓슨이 매사추세츠 주 보스턴에 있는 신생 벨 전화 회사의 제조 책임자로 완전히 바랐을 때, 벨은 이전에 미국 1874년 워싱턴에 있는 비너스 위원회에서 그의 새로운 'L' 연구실을 위해 임명되었던 악기 제조사 찰스 섬너 테이너를 고용했다.1주일에 ^[17]15달러의 요금으로 켜겠습니다.

1880년 2월 19일, 두 사람은 금속 격자를 횡격막에 부착하여 기능적인 광전화를 만들 수 있었고, 그 결과 광선이 음성 소리에 반응하여 격자의 움직임에 의해 차단되었다.변조된 광선이 셀레늄 수신기에 떨어졌을 때 벨은 헤드폰으로 테이터가 올드랑사인 ^[18]노래를 부르는 것을 똑똑히 들을 수 있었다.

1880년 4월 1일, 워싱턴 D.C.의 실험, 벨과 테인은 실험실의 뒷유리까지 골목길을 따라 약 79미터(259피트)의 거리를 통신했다.그리고 몇 달 후인 6월 21일 그들은 평범한 햇빛을 광원으로 사용하여 213미터 (약 700피트)의 거리에서 분명한 의사소통에 성공했고, 에디슨에 의해 미국에 소개된 지 얼마 되지 않은 실용적인 전기 조명이다.그들의 마지막 실험에서 송신기는 말하는 튜브의 끝에 위치한 매우 얇은 거울의 표면에서 반사된 햇빛을 가지고 있었다; 말이 나올 때 그들은 거울이 볼록한 것과 오목한 것 사이에서 진동하도록 하여 표면에서 수신기로 반사되는 빛의 양을 변화시켰다.프랭클린 학교 옥상에 있던 테인은 자신의 실험실에서 듣고 있던 벨에게 말을 걸었고,^[6] 벨은 요청대로 모자를 창문에서 힘차게 흔들어 테이터에게 신호를 보냈다.

수신기는 셀레늄 세포가 초점에 ^[5]있는 포물선 거울이었다.프랭클린 학교의 지붕으로부터 벨의 실험실로부터 1325년까지 충원했는데 거리를 보았, 이 세계의 첫번째 공식적인 무선 전화 통신(그들의 실험실에서), 전 세계의 최초로 알려진 목소리 무선 전화 system,[표창 필요한] 최소한 19년쯤 앞두고 첫번째 구어체 전파 transm의 광선 전화 늘고 있었다.issions.Bell과 Tainter는 Graphophone의 개발에 착수하기 위해 연구를 마무리하기 전에 광전화를 ^[19]위한 광빔을 변조하고 복조하는 50가지 방법을 고안했다.

접수 및 도입

전화 자체는 여전히 신기했고, 라디오는 상용화되기까지 수십 년이 걸렸다.포토폰의 미래적 통신 형태에 대한 사회적 저항은 1880년 8월 뉴욕타임즈 ^[20][21]논평에서 확인할 수 있다.

보통 사람은 태양 광선의 사용법을 이해하는 데 약간의 어려움을 느낄 것이다.네, 교수님.벨은 보스턴과 캠브릿지를 전보 기둥에 걸린 일광선으로 연결하려고 합니다. 만약 그렇다면, 일광의 지름은 어떻게 될까요?(그리고) 비바람으로부터 단열할 필요가 있을까?12호 태양 광선을 어깨에 두르고 거리를 누비는 남자를 볼 때까지 벨 교수의 광전화는 인간의 신뢰에 엄청난 부담을 주는 뭔가가 있다는 일반적인 느낌이 들 것이다.

하지만 1880년 2월 돌파구가 열렸을 당시 벨은 그의 아내 마벨 벨에 의해 미묘하게 낙담했던 그의 둘째 딸에게 "포토폰"이라는 이름을 붙이고 싶을 정도로 그 성과에 ^[22]대해 매우 자랑스러워했다.그는 다소 ^[4][23]열정적으로 글을 썼다.

나는 햇빛으로 명료한 말을 들은 적이 있다.나는 한 줄기 태양빛이 웃고, 기침하고, 노래하는 것을 들었다.나는 그림자를 들을 수 있었고 심지어 귀로 태양 원반을 가로지르는 구름의 통과를 감지했다.당신은 포토폰의 할아버지이고 나는 나의 성공에 대한 기쁨을 나누고 싶다.

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벨은 1880년 ^[24]5월에 포토폰의 지적 재산권을 미국 벨 전화 회사에 양도했다.벨은 그의 새로운 광전화가 바다에서 배에서 사용될 수 있고 번잡한 도시 대로를 따라 ^[25]피어나는 수많은 전화선을 대체하기를 바랐지만,^[26] 그의 디자인은 빛의 전달을 쉽게 방해할 수 있는 구름, 안개, 비, 눈과 같은 실외 간섭으로부터 광전송을 보호하지 못했다.날씨와 빛의 부족과 같은 요소들은 벨의 ^[27]발명의 사용을 금지시켰다.벨 시스템 내의 발명 연구소가 값비싼 재래식 전화선을 보완하거나 대체할 수 있다는 희망으로 포토폰을 계속 개량한 지 얼마 되지 않았습니다.최초의 비실험적 사용은 1, 2차 세계대전 중 군 통신 시스템과 함께 이루어졌으며, 그것의 주요 장점은 광 기반 전송이 적에게 가로채지 못한다는 것이다.

벨은 인공 광원, 별, 태양 흑점의 스펙트럼 분석에서 광전화가 과학적으로 사용될 가능성을 곰곰이 생각했다.그는 레이저 통신이나 광섬유 통신 ^[23]중 어느 쪽도 예상하지 못했지만, 나중에 가능한 미래의 응용 분야에 대해서도 추측했습니다.

이 발명의 미래는 상상으로 그려질 수 있을까!....우리는 전도선 없이 가시거리까지 빛으로 대화할 수 있다.일반 과학에서, 방금 생각지도 못했던 포토폰에 의해 발견이 이루어질 것이다.

추가 개발

비록 벨 전화 연구원들 벨과 테인의 디자인에 대한 몇가지 겸손한 증분게 향상되는 것을, 마르코니의 무선 송신도 훨씬 일찍 1897[8]은 광선 전화의 최대 범위는 넘어설 때까지German-Austrian 실험은 20cen의 차례에서 시작된 광선 전화의 추가 개발은 체포되었다 시작했다.투르.y.

독일의 물리학자 에른스트 루머는 개선된 셀레늄 세포의 감도가 증가하여 H. T. 사이먼 교수의 "말하기 호"의 뛰어난 수신 능력이 결합되어 광전화가 더 긴 신호 전달 거리에서 실용화될 것이라고 믿었다.루머는 1901년부터 1902년까지 하벨강과 완제 호수에서 일련의 실험적인 송신을 수행했다.그는 15킬로미터(9마일)^[29]의 좋은 조건에서 낮과 밤에 같은 성공을 거두며 전송 거리를 달성했다고 보고했다.그는 독일 해군과 협력하여 1904년까지 베를린 주변에서 그의 실험을 계속했다.^[30] 독일 해군에서는 전송에 사용하기 위해 고성능 서치라이트를 공급했다.

독일 Siemens & Halske Company는 약 8km(5.0mi)의 유용한 사거리를 제공하는 전류 변조 카본 아크 램프를 이용하여 광전화의 사거리를 증가시켰다.그들은 독일 해군을 위해 상업적으로 유닛을 생산했고, 음성 변조 함정 ^[5]서치라이트를 사용하여 사거리를 11km(6.8mi)로 늘렸다.

제1차 세계대전 중 영국의 해군 연구는 1916년에 진동 거울 변조기를 개발하게 되었다.적외선 방사선에 대한 감도가 더 높았던 보다 민감한 몰리브덴산 수용체 세포는 1917년에 ^[5]오래된 셀렌 세포를 대체했다.미국과 독일 정부도 벨의 ^[31]시스템에 대한 기술적 개선에 힘썼다.

1935년까지 독일 칼 차이스 컴퍼니는 독일 육군의 탱크 대대를 위한 적외선 포토폰을 생산하기 시작했고, 진동 거울이나 프리즘에 의해 변조된 적외선 필터가 달린 텅스텐 램프를 사용했다.또한 황화납 검출기 셀과 증폭기를 사용한 리시버를 사용하여 최적의 조건에서 범위를 14km(8.7mi)로 늘렸다.일본과 이탈리아 군대도 1945년 ^[5]이전에 비슷한 광파 통신의 발전을 시도했다.

미국을 포함한 여러 군사 연구소는 1950년대까지 광전화에 대한 연구개발을 계속하여 500와트에서 2,000와트 사이의 ^[5]고압 증기 및 수은 아크 램프를 실험하였다.

기념식

알렉산더 그레이엄 벨 탄생 100주년인 1947년 3월 3일, 미국의 전화 개척자들은 건물들 중 하나인 프랭클린 학교 옆에 역사적인 표식을 바쳤습니다. 프랭클린 학교는 벨과 섬너 테이터가 상당한 거리를 두고 그들의 첫 공식 재판을 위해 사용했습니다.틴터는 원래 학교 건물 옥상에 서서 그의 실험실 창문에 있는 벨에게 전송되었다.이 마커는 테인의 과학 및 공학적 ^{[original research?]}공헌을 인정하지 않았다.

2월 19일 1980년 그들이 실험실, 스미스 소니언 연구소, 국립 지리 학회와 AT&amp에서 직원들이 벨과 테인의 첫번째photophone 전송 다음 날, 100년.T의 벨 랩스 벨의 전부터 1325년까지 도시 철도 거리 볼타 연구소 워싱턴 DC에서 행사를 기념 위치에 모였다.[11][32]

포토폰 100주년 기념식은 전자제품 연구자이자 작가인 Forrest M에 의해 처음 제안되었다. 밈스, 박사에게 제안했어요이 발명가의 손자 멜빌 벨 그로스버너는 내셔널 지오그래픽 소사이어티에 있는 그의 사무실을 방문했다.이 역사적인 그룹은 후에 벨과 텐터의 ^{[19][Note 1]}모델과 유사한 기능을 하는 밈스의 손으로 만든 시연용 광전기를 사용하여 이 광전기의 첫 성공적인 실험실 전송 100주년을 기념했다.

또한 Mims는 100야드(91m)의 광섬유로 연결된 현대식 휴대용 배터리 구동 LED 트랜시버를 제작하여 제공하였습니다.벨 연구소의 리차드 건들라크와 스미소니언 박물관의 엘리엇 시보위치는 기념식에서 이 장치를 사용하여 이 광전화의 현대 후손 중 한 명을 시연했다.내셔널 지오그래픽 소사이어티는 또한 스미스소니언 ^[33]협회에서 빌린 오리지널 물품으로 포토폰의 발명을 조명하는 특별 교육 전시회를 익스플로러 홀에 열었다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

각주

인용문

참고 문헌

추가 정보

• Chris Long과 Mike Groth의 광학 오디오 통신 웹 페이지
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• Weinhold, A. "Herstellung von Selenwiderstanden fur Photophonzwecke." E.T.Z, 제1권 1880, 페이지 423.

외부 링크

• 벨은 1880년 8월 27일 보스턴에서 열린 미국과학진보협회(American Association for the Advancement of Science)에서 "빛에 의한 소리의 생산과 재생에 대하여: 포토폰에 대하여"라는 논문을 발표하면서 연설을 했다.
• 장거리 대기 광통신, Chris Long 및 Mike Groth (VK7MJ)
• Tellephone et photophone : les convitations l l'idée de la vision distance distance par l'electricité를 간접적으로 표현합니다.