Usare la fisica per alimentare l'innovazione della fibra ottica

Per alcuni scienziati all'inizio della carriera, il futuro è un percorso preordinato scritto nelle stelle; per altri, a quanto pare, è altrettanto probabile che il futuro si trovi sul retro di uno scontrino di un negozio di alimentari. Prendere Cristina Tremblay che, all'inizio degli anni '1980, aveva appena concluso il primo anno di laurea in ingegneria fisica presso Laval University, Quebec City, ed era pronto per un lavoro estivo presso l'ufficio postale canadese. Fu allora che si imbatté in uno dei suoi docenti al supermercato locale.

Dopo aver appreso dei suoi piani, l'aspirante consulente professionale di Tremblay ha scarabocchiato un'opzione alternativa sul retro della ricevuta di cassa, fornendo i dettagli di contatto di due professori che probabilmente avrebbero bisogno di un assistente di ricerca durante la pausa estiva. Curioso, Tremblay andò al dipartimento di fisica, bussò ad alcune porte e ottenne un posto di tre mesi all'interno di Laval's Centro di Ottica, Fotonica e Laser (COPL).

Mentre era lì, ha lavorato a un prototipo di rilevamento delle impronte digitali basato su laser e ha ricostruito un CO dall'aspetto piuttosto dispiaciuto, in effetti, completamente smantellato₂ sistema laser. "Ho adorato quell'estate: l'atmosfera nel dipartimento era incredibile", ricorda Tremblay. "Ero davvero il nuovo ragazzo in città, lavorando insieme a tutti questi studenti laureati di talento, ma ho una mentalità orientata al lavoro ed ero ansioso di imparare da tutti loro".

Tremblay non si è mai guardato indietro. La sua laurea in ingegneria fisica è stata seguita da un master in ottica integrata e un dottorato di ricerca in optoelettronica, dopo di che ha trascorso 14 anni ad accumulare conoscenze di dominio e know-how applicato presso le principali società canadesi di tecnologia in fibra ottica. Questi inclusi INO (un centro di ricerca privato che si occupa di innovazione ottica e fotonica per partner industriali); Nortel (all'epoca uno dei maggiori produttori di apparecchiature di rete del settore delle telecomunicazioni); EXFO (fornitore specializzato di apparecchiature di prova e misurazione in fibra ottica); e Roctest (che sviluppa sensori in fibra ottica e kit di misura per applicazioni geotecniche).

Costruire una gerarchia di conoscenze

Quella comprensione granulare radicata negli elementi costitutivi della rete di comunicazione in fibra ottica - in particolare, i trasmettitori laser, gli amplificatori ottici, gli interruttori, i ricevitori e le fibre che sono alla base della trasmissione di dati ad alta larghezza di banda - ha informato e arricchito la successiva carriera di ricerca accademica di Tremblay presso Scuola di tecnologia superiore (ÉTS) a Montreal negli ultimi 18 anni. "Ti aiuta a progettare soluzioni reali per la rete quando sai cosa possono offrire i componenti ottici e quali sono i loro limiti in termini di prestazioni e ottimizzazione", spiega.

Per Tremblay, una grande attrazione del settore delle comunicazioni ottiche è l'opportunità che le offre di lavorare con persone in un'ampia gamma di discipline, come ingegneri elettrici, fisici, matematici, integratori di componenti, scienziati informatici e, più recentemente, specialisti dell'apprendimento automatico . C'è anche molta collaborazione tra il mondo accademico e l'industria, in cui l'attenzione si concentra principalmente sul lavoro con i team di ricerca e sviluppo dei produttori di apparecchiature (oltre al marketing e allo sviluppo aziendale) per tradurre e commercializzare le scoperte della ricerca in tecnologie e applicazioni pronte per la rete.

"Il mio percorso di ricerca e sviluppo mi ha permesso di lavorare su una tela fisica e ingegneristica ampia e ancora in evoluzione", afferma Tremblay. “Aiuta, ovviamente, il fatto che io sia intrinsecamente curioso, qualcuno a cui piace spingersi in nuove direzioni per perseguire nuove linee di indagine. Quando sei di mentalità aperta e disposto a connetterti e collaborare con i partner che lavorano su problemi interessanti di loro, ne conseguono tutti i tipi di opportunità".

Questa focalizzazione sulla ricerca e lo sviluppo e la diversità di approccio si rispecchiano nel gruppo di ricerca ÉTS di Tremblay, che secondo lei è un "crogiolo multidisciplinare" che comprende due dottorandi, tre dottorandi e altri 10 membri del team (principalmente studenti MSc/MEng e assistenti di ricerca). È significativo che, dato lo squilibrio di genere a lungo termine nelle discipline dell'ingegneria delle telecomunicazioni, il gruppo di Tremblay ha incluso più donne che uomini negli ultimi cinque anni - e confessa di essere "molto orgogliosa di avere un mix così talentuoso di scienziati applicati e ingegneri che lavorano nel mio squadra".

Allenare la prossima generazione

Oltre ai suoi interessi di ricerca ad ampio raggio, Tremblay è anche appassionata di sviluppo professionale e istruzione. In particolare, ha fatto molto per formare la prossima generazione di ingegneri delle comunicazioni per supportare l'installazione, il test e la manutenzione di reti ottiche ad alta velocità, principalmente attraverso un'associazione di lunga data con l'ammiraglia della Optical Society Comunicazione in fibra ottica (OFC) conferenza annuale.

Lavorando insieme a colleghi del settore, Tremblay è stato co-istruttore accademico per due corsi di formazione continua ben accolti presso l'OFC: uno sulla caratterizzazione e test della fibra ottica nelle reti a lungo raggio e nelle aree metropolitane; l'altro sulle misure relative alla polarizzazione nelle reti in fibra. "Si trattava di workshop pratici e pratici rivolti a un pubblico misto di studenti di ricerca, ingegneri all'inizio della carriera e esperti di telecomunicazioni e fotonica provenienti da tutto il mondo", spiega.

Fondamentalmente, tutto il kit ottico utilizzato dai partecipanti è stato prestato gratuitamente da varie società di test e misurazioni, con la Tremblay che ha dovuto "ruotare e trattare" in anticipo per chiedere favori a artisti del calibro del suo ex datore di lavoro EXFO. Data la natura interattiva della formazione, Tremblay ritiene di aver imparato tanto dai delegati quanto probabilmente hanno preso dagli istruttori, stabilendo anche alcuni contatti duraturi. "Sono stata molto felice e orgogliosa di contribuire al programma di sviluppo professionale OFC", osserva. "Sebbene un sovraccarico non banale in aggiunta alle mie attività di ricerca ÉTS, è stato molto divertente e incredibilmente gratificante in egual misura."

In questi giorni, Tremblay è professore ordinario nel dipartimento di ingegneria elettrica ÉTS, nonché ricercatore fondatore e capo dell'istituto Laboratorio di tecnologia di rete. Questo avanzato banco di prova a strati in fibra ottica, sviluppato con il produttore di apparecchiature per le telecomunicazioni Ciena negli ultimi dieci anni e oltre, comprende 2500 km di vari tipi di fibre che collegano una serie di sistemi di trasmissione ottica ad alta velocità. Accanto a Ciena, i suoi attuali partner di ricerca e sviluppo lo sono Chalmers University of Technology in Svezia, la scuola di ingegneria francese Télécom Sud Parigi e fornitore di servizi di telecomunicazioni canadese TELUS.

In quanto tale, il programma di ricerca di Tremblay abbraccia diverse vaste aree di interesse. Copre, ad esempio, "reti ottiche intelligenti", in cui l'apprendimento automatico viene utilizzato per prevedere la qualità della trasmissione nei sistemi in fibra ottica, nonché il monitoraggio delle prestazioni delle reti installate (compresi metodi predittivi per il degrado e il guasto in più impianti in fibra implementazioni per informare gli aggiornamenti tecnici). Il gruppo di Tremblay lavora anche su architetture di reti ottiche "filterless" (basate su tecnologie di routing ottico passivo a basso costo), nonché modelli di dispositivi fotonici e misurazioni di polarizzazione per applicazioni di rilevamento nelle reti di telecomunicazioni.

Un'altra opportunità emergente è la comunicazione quantistica. "Quantum è in gran parte ambizioso per noi in questo momento, anche se stiamo già parlando con esperti competenti in Canada", afferma Tremblay. Se i finanziamenti sono imminenti, tuttavia, il suo team prevede di ottimizzare le prestazioni della distribuzione sicura di chiavi quantistiche a lunga distanza su una rete ottica classica utilizzando tecnologie fotoniche quantistiche ingegnerizzate.

Percorsi di ricerca a parte, il messaggio chiave di Tremblay per i fisici all'inizio della carriera di oggi è lo stesso di 40 anni fa, in quel negozio di alimentari di Quebec City. "Segui il tuo istinto e sii curioso", conclude. "È altrettanto importante essere vigili in modo che quando si presentano nuove opportunità, puoi sfruttarle".

Il post Usare la fisica per alimentare l'innovazione della fibra ottica apparve prima Mondo della fisica.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/using-physics-to-fuel-fibre-optic-innovation/