Χρήση της φυσικής για την τροφοδοσία της καινοτομίας στις οπτικές ίνες

Για λίγους επιστήμονες πρώιμης σταδιοδρομίας, το μέλλον είναι ένα προκαθορισμένο μονοπάτι γραμμένο στα αστέρια. Για άλλους, φαίνεται, το μέλλον είναι εξίσου πιθανό να βρεθεί στο πίσω μέρος μιας απόδειξης μπακάλικου. Παίρνω Κριστίν Τρέμπλεϊ ο οποίος, στις αρχές της δεκαετίας του 1980, είχε μόλις ολοκληρώσει το πρώτο έτος ενός προπτυχιακού τίτλου στη μηχανική φυσική στο Université Laval, Πόλη του Κεμπέκ, και ήταν όλα έτοιμα για μια καλοκαιρινή δουλειά στο Καναδικό Ταχυδρομείο. Τότε ήταν που έπεσε πάνω σε έναν από τους ομιλητές της στο τοπικό σούπερ μάρκετ.

Μόλις έμαθε για τα σχέδιά της, ο επίδοξος σύμβουλος σταδιοδρομίας του Tremblay έγραψε μια εναλλακτική επιλογή στο πίσω μέρος της απόδειξης του, παρέχοντας στοιχεία επικοινωνίας για δύο καθηγητές που πιθανότατα θα χρειάζονταν έναν βοηθό ερευνητή κατά τις καλοκαιρινές διακοπές. Η περιέργεια κέντρισε, ο Τρέμπλεϊ πήγε στο τμήμα φυσικής, χτύπησε μερικές πόρτες και προσγειώθηκε μια θέση τριών μηνών στο Laval's Κέντρο Οπτικής, Φωτονικής και Λέιζερ (COPL).

Ενώ ήταν εκεί, εργάστηκε σε μια πρωτότυπη ρύθμιση ανίχνευσης δακτυλικών αποτυπωμάτων με βάση λέιζερ και ξαναέχτισε ένα αρκετά λυπηρό - στην πραγματικότητα, εντελώς αποσυναρμολογημένο - CO₂ σύστημα λέιζερ. «Μου άρεσε εκείνο το καλοκαίρι – η ατμόσφαιρα στο τμήμα ήταν καταπληκτική», θυμάται ο Tremblay. «Ήμουν πολύ το νέο παιδί στην πόλη, δούλευα δίπλα σε όλους αυτούς τους ταλαντούχους μεταπτυχιακούς φοιτητές, αλλά έχω μια νοοτροπία που μπορώ να κάνω και ήμουν πρόθυμος να μάθω από όλους αυτούς».

Ο Τρέμπλεϊ δεν κοίταξε ποτέ πίσω. Το πτυχίο της στη μηχανική φυσικής ακολούθησε μεταπτυχιακό δίπλωμα στην ολοκληρωμένη οπτική και διδακτορικό στην οπτοηλεκτρονική, μετά το οποίο πέρασε 14 χρόνια συσσωρεύοντας γνώσεις τομέα και εφάρμοσε τεχνογνωσία σε κορυφαίες εταιρείες τεχνολογίας οπτικών ινών του Καναδά. Αυτά περιελάμβαναν ΙΝΟ (ένα ιδιωτικό ερευνητικό κέντρο που εστιάζει στην οπτική και την καινοτομία φωτονικής για τους εταίρους του κλάδου). Nortel (εκείνη την εποχή, ένας από τους μεγαλύτερους κατασκευαστές εξοπλισμού δικτύου στον κλάδο των τηλεπικοινωνιών). Exfo (ειδικός πάροχος εξοπλισμού δοκιμών και μέτρησης οπτικών ινών)· και Roctest (η οποία αναπτύσσει αισθητήρες οπτικών ινών και κιτ μέτρησης για γεωτεχνικές εφαρμογές).

Χτίζοντας μια ιεραρχία γνώσης

Αυτή η λεπτομερής κατανόηση που βασίζεται στα δομικά στοιχεία του δικτύου επικοινωνιών οπτικών ινών – συγκεκριμένα, οι πομποί λέιζερ, οι οπτικοί ενισχυτές, οι διακόπτες, οι δέκτες και οι ίνες που στηρίζουν τη μετάδοση δεδομένων υψηλού εύρους ζώνης – έχει ενημερώσει και εμπλουτίσει τη μετέπειτα ακαδημαϊκή ερευνητική σταδιοδρομία του Tremblay στο Olecole de technologie supérieure (ÉTS) στο Μόντρεαλ τα τελευταία 18 χρόνια. «Σας βοηθά να σχεδιάζετε λύσεις πραγματικού κόσμου για το δίκτυο όταν γνωρίζετε τι μπορούν να προσφέρουν τα οπτικά στοιχεία και ποιοι είναι οι περιορισμοί τους όσον αφορά την απόδοση και τη βελτιστοποίηση», εξηγεί.

Για την Tremblay, ένα μεγάλο αξιοθέατο του τομέα των οπτικών επικοινωνιών είναι η ευκαιρία που της δίνει να συνεργαστεί με ανθρώπους σε ένα ευρύ φάσμα επιστημονικών κλάδων, όπως ηλεκτρολόγους μηχανικούς, φυσικούς, μαθηματικούς, ολοκληρωτές εξαρτημάτων, επιστήμονες υπολογιστών και πιο πρόσφατα, ειδικούς στη μηχανική μάθηση. . Υπάρχει επίσης πολλή συνεργασία μεταξύ ακαδημαϊκού κόσμου και βιομηχανίας, όπου η εστίαση είναι πολύ στη συνεργασία με ομάδες Ε&Α κατασκευαστών εξοπλισμού (καθώς και μάρκετινγκ και επιχειρηματική ανάπτυξη) για τη μετάφραση και την εμπορευματοποίηση των ερευνητικών ανακαλύψεων σε τεχνολογίες και εφαρμογές έτοιμες για δίκτυα.

«Η πορεία μου στην Ε&Α μου επέτρεψε να εργαστώ σε έναν ευρύ και εξελισσόμενο καμβά φυσικής και μηχανικής», λέει ο Tremblay. «Βοηθά, φυσικά, το ότι είμαι εγγενώς περίεργος – κάποιος που του αρέσει να πιέζει προς νέες κατευθύνσεις για να ακολουθήσει νέες γραμμές έρευνας. Όλα τα είδη των ευκαιριών ακολουθούν όταν είσαι ανοιχτόμυαλος και πρόθυμος να συνδεθείς και να συνεργαστείς με συνεργάτες που εργάζονται σε ενδιαφέροντα δικά τους προβλήματα».

Αυτή η εστίαση στην Ε&Α και η ποικιλομορφία της προσέγγισης αντικατοπτρίζονται στην ερευνητική ομάδα ÉTS της Tremblay, η οποία λέει ότι είναι ένα «πολυεπιστημονικό χωνευτήρι» που περιλαμβάνει δύο μεταδιδακτορικούς, τρεις φοιτητές διδακτορικού και άλλα 10 μέλη της ομάδας (κυρίως φοιτητές MSc/MEng και βοηθούς ερευνητές). Είναι σημαντικό, δεδομένης της μακροπρόθεσμης ανισορροπίας μεταξύ των φύλων στους κλάδους της μηχανικής τηλεπικοινωνιών, η ομάδα της Tremblay έχει συμπεριλάβει περισσότερες γυναίκες παρά άνδρες τα τελευταία πέντε χρόνια – και ομολογεί ότι είναι «πολύ περήφανη που έχει έναν τόσο ταλαντούχο συνδυασμό εφαρμοσμένων επιστημόνων και μηχανικών που εργάζονται στο δικό μου ομάδα".

Εκπαίδευση της επόμενης γενιάς

Πέρα από τα ευρύτατα ερευνητικά της ενδιαφέροντα, η Tremblay είναι επίσης παθιασμένη με την επαγγελματική εξέλιξη και την εκπαίδευση. Συγκεκριμένα, έχει κάνει πολλά για να εκπαιδεύσει την επόμενη γενιά μηχανικών επικοινωνιών για την υποστήριξη της εγκατάστασης, δοκιμής και συντήρησης οπτικών δικτύων υψηλής ταχύτητας – κυρίως μέσω μιας μακροχρόνιας συνεργασίας με την ναυαρχίδα της Optical Society Επικοινωνία οπτικών ινών (OFC) ετήσιο συνέδριο.

Δουλεύοντας μαζί με συναδέλφους του κλάδου, ο Tremblay ήταν ακαδημαϊκός συν-εκπαιδευτής για δύο σεμινάρια συνεχούς εκπαίδευσης με καλή επιτυχία στο OFC: το ένα για τον χαρακτηρισμό οπτικών ινών και τη δοκιμή σε δίκτυα μεγάλων αποστάσεων και μετρό. το άλλο σχετικά με τις μετρήσεις που σχετίζονται με την πόλωση σε δίκτυα οπτικών ινών. «Αυτά ήταν πρακτικά, πρακτικά εργαστήρια που στόχευαν σε ένα μικτό κοινό ερευνητών φοιτητών, μηχανικών πρώιμης σταδιοδρομίας και ανώτερων ατόμων τηλεπικοινωνιών και φωτονικών από όλο τον κόσμο», εξηγεί.

Το σημαντικότερο ήταν ότι όλο το οπτικό κιτ που χρησιμοποιούσαν οι παρευρισκόμενοι δανείστηκε δωρεάν από διάφορες εταιρείες δοκιμών και μετρήσεων, με την Tremblay να πρέπει να «τρέξει και να ανταλλάξει» εκ των προτέρων για να ζητήσει χάρη από άτομα όπως ο πρώην εργοδότης της EXFO. Δεδομένης της διαδραστικής φύσης της εκπαίδευσης, η Tremblay πιστεύει ότι έμαθε τόσα πολλά από τους αντιπροσώπους όσα πιθανότατα πήραν από τους εκπαιδευτές, κάνοντας επίσης κάποιες μακροχρόνιες επαφές. «Ήμουν πολύ χαρούμενη και περήφανη που συνεισφέρω στο πρόγραμμα επαγγελματικής ανάπτυξης του OFC», σημειώνει. «Αν και ένα μη τετριμμένο κόστος πάνω από τις ερευνητικές μου δραστηριότητες στο ÉTS, ήταν πολύ διασκεδαστικό και απίστευτα ανταποδοτικό εξίσου».

Αυτές τις μέρες, ο Tremblay είναι τακτικός καθηγητής στο τμήμα ηλεκτρολόγων μηχανικών ÉTS καθώς και ιδρυτής ερευνητής και επικεφαλής του ινστιτούτου Εργαστήριο Τεχνολογίας Δικτύων. Αυτό το προηγμένο στρώμα δοκιμής οπτικών ινών, που αναπτύχθηκε με τον κατασκευαστή τηλεπικοινωνιακού εξοπλισμού Ciena την τελευταία δεκαετία και περισσότερο, περιλαμβάνει 2500 km διαφόρων τύπων ινών που συνδέουν μια σειρά από συστήματα οπτικών μετάδοσης υψηλής ταχύτητας. Μαζί με τη Ciena, είναι και οι σημερινοί της συνεργάτες Ε&Α Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Chalmers στη Σουηδία, η γαλλική σχολή μηχανικών Télécom SudParis και καναδικός πάροχος τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών TELUS.

Ως εκ τούτου, το ερευνητικό πρόγραμμα του Tremblay εκτείνεται σε διάφορους τομείς ενδιαφέροντος. Καλύπτει, για παράδειγμα, τα «έξυπνα οπτικά δίκτυα», στα οποία χρησιμοποιείται η μηχανική εκμάθηση για την πρόβλεψη της ποιότητας μετάδοσης σε συστήματα οπτικών ινών, καθώς και την παρακολούθηση της απόδοσης των εγκατεστημένων δικτύων (συμπεριλαμβανομένων μεθόδων πρόβλεψης για υποβάθμιση και αστοχία σε εγκαταστάσεις πολλαπλών ινών αναπτύξεις για την ενημέρωση των μηχανικών αναβαθμίσεων). Η ομάδα του Tremblay εργάζεται επίσης σε αρχιτεκτονικές οπτικών δικτύων «χωρίς φίλτρα» (βασισμένες σε τεχνολογίες παθητικής οπτικής δρομολόγησης χαμηλού κόστους) καθώς και σε μοντελοποίηση φωτονικών συσκευών και μετρήσεις πόλωσης για εφαρμογές ανίχνευσης σε δίκτυα τηλεπικοινωνιών.

Μια άλλη αναδυόμενη ευκαιρία είναι οι κβαντικές επικοινωνίες. «Το Quantum είναι σε μεγάλο βαθμό φιλόδοξο για εμάς μόλις τώρα, αν και ήδη μιλάμε με σχετικούς ειδικούς στον Καναδά», λέει ο Tremblay. Εάν η χρηματοδότηση είναι επικείμενη, ωστόσο, η ομάδα της σχεδιάζει να βελτιστοποιήσει την απόδοση της ασφαλούς διανομής κβαντικών κλειδιών σε μεγάλες αποστάσεις σε ένα κλασικό οπτικό δίκτυο χρησιμοποιώντας μηχανικές φωτονικές τεχνολογίες με κβαντική εμπλοκή.

Πέρα από τα ερευνητικά μονοπάτια, το βασικό μήνυμα του Tremblay για τους σημερινούς φυσικούς της πρώιμης σταδιοδρομίας είναι το ίδιο όπως ήταν πριν από 40 χρόνια, πίσω σε εκείνο το παντοπωλείο του Κεμπέκ. «Ακολουθήστε το ένστικτό σας και να είστε περίεργοι», καταλήγει. «Είναι εξίσου σημαντικό να είστε σε εγρήγορση, ώστε όταν εμφανίζονται νέες ευκαιρίες, να μπορείτε να τις εκμεταλλευτείτε».

Ο ορθοστάτης Χρήση της φυσικής για την τροφοδοσία της καινοτομίας στις οπτικές ίνες εμφανίστηκε για πρώτη φορά σε Κόσμος Φυσικής.

• Coinsmart. Το καλύτερο ανταλλακτήριο Bitcoin και Crypto στην Ευρώπη.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΠΡΟΣΒΑΣΗ.
• CryptoHawk. Ραντάρ Altcoin. Δωρεάν δοκιμή.
• Πηγή: https://physicsworld.com/a/using-physics-to-fuel-fibre-optic-innovation/