Wykorzystanie fizyki do napędzania innowacji światłowodowych

Dla kilku początkujących naukowców przyszłość jest z góry wyznaczoną ścieżką zapisaną w gwiazdach; dla innych wydaje się, że przyszłość równie dobrze można znaleźć na odwrocie paragonu ze sklepu spożywczego. Brać Krystyna Tremblay który na początku lat 1980. właśnie ukończył pierwszy rok studiów licencjackich z fizyki inżynierskiej na Université Laval, Quebec City, i wszystko było gotowe do letniej pracy w kanadyjskim urzędzie pocztowym. To wtedy wpadła na jednego ze swoich wykładowców w lokalnym supermarkecie.

Dowiedziawszy się o jej planach, niedoszły doradca zawodowy Tremblaya na odwrocie paragonu zapisał alternatywną opcję, podając dane kontaktowe dwóch profesorów, którzy prawdopodobnie będą potrzebować asystenta naukowego podczas wakacyjnej przerwy. Wzbudzony ciekawością Tremblay poszedł na wydział fizyki, zapukał do niektórych drzwi i wylądował na trzymiesięcznym stażu w Laval's Centrum Optyki, Fotoniki i Laserów (KOPL).

Tam pracowała nad prototypową konfiguracją laserowego wykrywania odcisków palców i przebudowała dość żałosny – w rzeczywistości całkowicie zdemontowany – CO₂ system laserowy. „Uwielbiałem to lato – atmosfera w dziale była niesamowita” – wspomina Tremblay. „Byłem nowym dzieciakiem w mieście, pracującym z tymi wszystkimi utalentowanymi absolwentami, ale mam nastawienie na wszystko i chciałem uczyć się od nich wszystkich”.

Tremblay nigdy nie oglądał się za siebie. Po uzyskaniu dyplomu z fizyki inżynierskiej uzyskała tytuł magistra w dziedzinie optyki zintegrowanej i doktorat z optoelektroniki, po czym przez 14 lat gromadziła wiedzę dziedzinową i stosowała know-how w wiodących kanadyjskich firmach zajmujących się technologiami światłowodowymi. Obejmowały one INO (prywatne centrum badawcze, które koncentruje się na innowacjach w dziedzinie optyki i fotoniki dla partnerów przemysłowych); Nortel (wówczas jeden z największych producentów sprzętu sieciowego w branży telekomunikacyjnej); EXFO (specjalistyczny dostawca światłowodowego sprzętu testowo-pomiarowego); oraz Najświeższe informacje (która opracowuje czujniki światłowodowe i zestaw pomiarowy do zastosowań geotechnicznych).

Budowanie hierarchii wiedzy

To szczegółowe zrozumienie, zakorzenione w elementach konstrukcyjnych światłowodowej sieci komunikacyjnej – w szczególności w nadajnikach laserowych, wzmacniaczach optycznych, przełącznikach, odbiornikach i światłowodach, które stanowią podstawę transmisji danych o dużej przepustowości – przyczyniło się do rozwoju i wzbogacenia dalszej kariery naukowej Tremblay w École de technology supérieure (ÉTS) w Montrealu w ciągu ostatnich 18 lat. „Pomaga w projektowaniu rzeczywistych rozwiązań dla sieci, gdy wiesz, co mogą zapewnić komponenty optyczne i jakie są ich ograniczenia pod względem wydajności i optymalizacji”, wyjaśnia.

Dla Tremblay wielką atrakcją sektora komunikacji optycznej jest możliwość pracy z ludźmi z różnych dyscyplin, takich jak inżynierowie elektrycy, fizycy, matematycy, integratorzy komponentów, informatycy, a ostatnio także specjaliści od uczenia maszynowego. . Istnieje również intensywna współpraca między środowiskiem akademickim a przemysłem, w której nacisk kładzie się bardzo na współpracę z zespołami badawczo-rozwojowymi producentów sprzętu (a także z marketingiem i rozwojem biznesowym) w celu przełożenia i komercjalizacji przełomowych badań naukowych na technologie i aplikacje gotowe do pracy w sieci.

„Moja ścieżka badawczo-rozwojowa pozwoliła mi pracować na szerokiej i wciąż ewoluującej kanwie fizyki i inżynierii” – mówi Tremblay. „Oczywiście pomaga to, że jestem z natury ciekawy – kimś, kto lubi podążać w nowych kierunkach, aby podążać za nowymi liniami dociekań. Wszelkiego rodzaju możliwości pojawiają się, gdy jesteś otwarty i chcesz łączyć się i współpracować z partnerami pracującymi nad własnymi interesującymi problemami”.

To ukierunkowanie na badania i rozwój oraz różnorodność podejścia znajduje odzwierciedlenie w grupie badawczej Tremblay ÉTS, która, jak mówi, jest „multidyscyplinarnym tyglem”, składającym się z dwóch doktorów, trzech doktorantów i kolejnych 10 członków zespołu (głównie studentów studiów magisterskich i magisterskich oraz asystentów badawczych). Co istotne, biorąc pod uwagę długoterminową nierównowagę płci w dyscyplinach inżynierii telekomunikacyjnej, grupa Tremblay obejmowała w ciągu ostatnich pięciu lat więcej kobiet niż mężczyzn – i przyznaje, że jest „bardzo dumna, że ​​tak utalentowana mieszanka naukowców stosowanych i inżynierów pracuje w moim zespół".

Szkolenie następnego pokolenia

Poza szeroko pojętymi zainteresowaniami badawczymi Tremblay pasjonuje się również rozwojem zawodowym i edukacją. W szczególności zrobiła wiele, aby wyszkolić następne pokolenie inżynierów komunikacyjnych, aby wspierać instalację, testowanie i konserwację szybkich sieci optycznych – głównie poprzez wieloletnią współpracę z okrętem flagowym Towarzystwa Optycznego. Komunikacja światłowodowa (OFC) doroczna konferencja.

Współpracując z kolegami z branży, Tremblay był współwykładowcą akademickim w ramach dwóch dobrze przyjętych kursów kształcenia ustawicznego w OFC: jednego dotyczącego charakteryzowania i testowania światłowodów w sieciach dalekiego zasięgu i sieciach miejskich; drugi o pomiarach polaryzacyjnych w sieciach światłowodowych. „Były to praktyczne, praktyczne warsztaty skierowane do zróżnicowanej publiczności złożonej z studentów, inżynierów na początku kariery oraz starszych pracowników telekomunikacji i fotoniki z całego świata”, wyjaśnia.

Co najważniejsze, cały zestaw optyczny używany przez uczestników został bezpłatnie wypożyczony przez różne firmy testowe i pomiarowe, a Tremblay musiała wcześniej „zakręcić i rozdać”, aby wezwać przysługę od jej byłego pracodawcy EXFO. Biorąc pod uwagę interaktywny charakter szkolenia, Tremblay uważa, że ​​nauczyła się od delegatów tyle samo, ile prawdopodobnie od instruktorów, nawiązując również długotrwałe kontakty. „Byłam bardzo zadowolona i dumna, że ​​mogłam przyczynić się do programu rozwoju zawodowego OFC” – zauważa. „Chociaż nietrywialne obciążenie na szczycie moich działań badawczych ÉTS było świetną zabawą i niesamowicie satysfakcjonującą w równym stopniu”.

Obecnie Tremblay jest profesorem zwyczajnym na wydziale elektrotechniki ÉTS, a także badaczem założycielem i kierownikiem instytutu Laboratorium technologii sieciowych. To zaawansowane stanowisko testowe warstwy światłowodowej, opracowane z producentem sprzętu telekomunikacyjnego Ciena w ciągu ostatniej dekady i więcej składa się z 2500 km różnych typów włókien łączących szereg szybkich systemów transmisji optycznej. Oprócz Cieny jej obecni partnerzy badawczo-rozwojowi są Chalmers University of Technology w Szwecji, francuska szkoła inżynierska Télécom SudParis i kanadyjskiego dostawcę usług telekomunikacyjnych TELUS.

Jako taki, program badawczy Tremblay obejmuje kilka szerokich obszarów zainteresowań. Obejmuje na przykład „inteligentne sieci optyczne”, w których uczenie maszynowe jest wykorzystywane do prognozowania jakości transmisji w systemach światłowodowych, a także monitorowanie wydajności zainstalowanych sieci (w tym metody predykcyjne dla degradacji i awarii w wielu instalacjach światłowodowych wdrożeń w celu informowania o aktualizacjach inżynieryjnych). Grupa Tremblay pracuje również nad „bezfiltrowymi” architekturami sieci optycznych (opartych na tanich technologiach pasywnego routingu optycznego), a także modelowaniem urządzeń fotonicznych i pomiarami polaryzacji do zastosowań czujnikowych w sieciach telekomunikacyjnych.

Kolejną pojawiającą się szansą jest komunikacja kwantowa. „W tej chwili Quantum jest dla nas w dużej mierze aspiracją, chociaż rozmawiamy już z odpowiednimi ekspertami w Kanadzie” – mówi Tremblay. Jeśli jednak pojawią się fundusze, jej zespół planuje zoptymalizować wydajność bezpiecznej, dalekodystansowej dystrybucji kluczy kwantowych w klasycznej sieci optycznej przy użyciu specjalnie zaprojektowanych, splątanych kwantowo technologii fotonicznych.

Pomijając ścieżki badawcze, kluczowe przesłanie Tremblay dla dzisiejszych początkujących fizyków jest takie samo, jak 40 lat temu, w sklepie spożywczym w Quebec City. „Podążaj za swoim instynktem i bądź ciekawy” – podsumowuje. „Równie ważne jest zachowanie czujności, aby w przypadku pojawienia się nowych możliwości można było z nich skorzystać”.

Post Wykorzystanie fizyki do napędzania innowacji światłowodowych pojawiła się najpierw na Świat Fizyki.

• Coinsmart. Najlepsza w Europie giełda bitcoinów i kryptowalut.
• Platoblockchain. Web3 Inteligencja Metaverse. Wzmocniona wiedza. DARMOWY DOSTĘP.
• CryptoJastrząb. Radar Altcoin. Bezpłatna wersja próbna.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/using-physics-to-fuel-fibre-optic-innovation/