光电话

通讯产品

将发送方的声音转化为光信号，传输之后，先由接收方还原为电信号，再将电信号还原为声音的通话称为光电话。光电话，光通信的出现比无线电通信还早。也就是说，光电信号的模式是声一光一电一声。

光电话的发明与起源

在1880年，贝尔余兴未尽，又发明了一个“光电话”。也就是用光“背着”声音“跑”。

贝尔用弧光灯或者太阳光作为光源，光束通过透镜聚焦在话筒的震动片上。当人对着话筒讲话时，震动片随着话音震动而使反射光的强弱随着话音的强弱作相应的变化，从而使话音信息“承载”在光波上（这个过程叫调制）。在接收端，装有一个抛物面接收镜，它把经过大气传送过来的载有话音信息的光波反射到硅光电池上，硅光电池将光能转换成电流（这个过程叫解调）。电流送到听筒，就可以听到从发送端送过来的声音了。

显然，“光电话”与“电话”的基本思想很近似。只不过，“电话”是直接将发送方的声音转化为电信号，传输之后再由接收方还原为声音；而“光电话”则将发送方的声音转化为光信号，传输之后，先由接收方还原为电信号，再将电信号还原为声音。也就是说，光电信号的模式是声一光一电一声。通信的核心，也就是传输环节以光波作为信息载体，之所以接收端要经过电的环节，是因为直接由光信号得到声音信号有一定难度而已。

贝尔的“光电话”，实用价值并不大。因为存大气中商接传输这样敏感的光信号，有效距离一般只能数百米，最多数千米。而且非常容易受天气等因素的影响。“光电话”的研究很快便陷入近乎停顿的状态。

尽管如此，贝尔先生的发明却是现代光通信的开端。较之以前的烽火、旗号，“光电话”的最大突破在于，它并非简单地传输原始光信号，而是在发送前将其他形式的信息(如声音)转换为光波，然后将光波传输到接收端，再还原为其他形式的信息。不过，要将这种现代的通信模式加以实用，在当时还需要艰难的努力。

在1876年发明了电话之后，就想到利用光来通电话的问题。1880年，他利用太阳光作光源，大气为传输媒质，用硒晶体作为光接收器件，成功地进行了光电话的实验，通话距离最远达到了213米。1881年，贝尔宣读了一篇题为《关于利用光线进行声音的产生与复制》的论文，报导了他的光电话装置。在贝尔本人看来：在他的所有发明中，光电话是最伟大的发明。

工作原理

光电话的结构也很简单。发送端有一台弧光灯作为光源，发出的光投射到话筒的音膜上，再反射回来。在接收端有一个抛物面反射镜，反射镜的焦点上放着一一个硅光电池，能将射在它上面的光信号转变为电信号，末端是听筒。

当发送方说话的时候，声音引起话筒的音膜振动，这种振动又使得音膜反射出来的光波强弱发生变化。这样，音膜反射的光波信号强弱就包含了发送方声音的信息。反射的光波在大气中经过一段距离的传递，被接收端的反射镜接收并聚焦到硅光电池上。光波的变化又引起硅光电池输出电信号的改变。这个电信号的强弱和变化频率，恰能反映原先用于调制光信号的那个声音的强弱及频率。再把这个电信号送入听筒，就能还原成原先的声音。

发明意义

人类很早就对信息交流充满着幻想，这表明人类对此充满渴望。事实上，人类很早就有原始用光传递信息的记载。早在几千年前，著名的“烽火戏诸侯”的故事除了告诉大家周幽王的荒淫无道，同时也说明在中国西周末期，利用烽火台报警已经非常普遍了。

所谓烽火台，就是在城墙上每隔一段距离设置一个报警台，一旦发现敌人，白天燃烟，夜间点火，利用大气和人的眼睛传播和接收信息。今天人们还能够在游览长城时看到烽火台的遗址。

烽火台报警虽然简单，但它包括了光通信的基本要素：光源(烽火)、发送装置(点火或燃烟)、接收装置(人的眼睛)、传播媒介(大气)、被传播的信息(有或无敌人)。

烽火台结构简单，使用方便，但它只能传送简单信号，而且易受天气影响(雨或雪)，因此只能与旗语、灯语等这样的原始通信手段一样，限于特定的场合使用，而无法进一步发展。

同烽火报警一样，光电话的传播媒介为大气，因此受气候的影响非常大，虽然它晴天时通话距离可达几千米甚至十几千米，但若遇雾、雨、雪等天气时，就无法完成通信，因此，光电话最终没有得到发展，而且光电话与后来的光纤通信原理也不尽相同。但是，贝尔光电话的发明，证明用光波作为载波进行通信是可行的。

可以说光电话的发明为后来的光通信奠定了基础。

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