Майкл Робертсон: пионер оптической связи отключается от сети

Возможность просто загрузить книгу, видео или PDF-файл из Интернета — это то, что легко принять как должное. Только представьте, сколько времени потребуется, чтобы получить тот самый файл, отправленный по почте. Будь то социальные сети, новости, телепередачи, фильмы или научные статьи, Интернет может предоставить вам доступ к ним почти мгновенно. Это революция в нашей информационной экономике, которая действительно изменила современный мир.

История телекоммуникаций начинается в конце 1850-х годов, когда между Великобританией и США был проложен медный кабель длиной 3000 км, передающий электрические сигналы, что позволило королеве Виктории отправить первую трансконтинентальную телеграмму. Сообщение, адресованное американскому президенту Джеймсу Бьюкенену, пересылалось более 17 часов, но содержало всего 98 слов — менее 500 байт информации. Сегодняшние телекоммуникационные сети, напротив, позволяют нам передавать гигабайты данных через океаны за секунды, в основном благодаря оптоволоконной технологии.

Чтобы отправить сообщение по оптоволоконному кабелю, его сначала нужно преобразовать в оптический сигнал, такой как импульсы или вспышки света, прежде чем максимально эффективно передать его по оптоволоконному кабелю. Затем сигнал необходимо обнаружить и преобразовать обратно в форму данных. Это многоэтапный процесс, требующий передовых технологий, которые частично были разработаны и внедрены физиком-первопроходцем Майклом Робертсоном, который только что снял свои лазерные очки после почти 43 лет работы в области волоконно-оптической связи.

Робертсон провел свою карьеру в ведущем в мире исследовательском центре фотоники в Мартлшем-Хит в Ипсвиче. Корпоративная лаборатория, которая первоначально была известна как Исследовательская станция почтового отделения, на протяжении многих лет сменила множество владельцев и теперь называется Адастральный парк. Здесь Робертсон разработал технологию, которая значительно увеличила скорость передачи данных по оптоволоконным кабелям связи. Работа, проделанная Робертсоном и его командой, легла в основу большей части интернет-инфраструктуры, на которую мы полагаемся сегодня, — даже те основы пандемии, Zoom и Skype, используют разработанную ими технологию.

Конечно, вам нужно, чтобы электроника работала все быстрее и быстрее, но это то же самое [оптическое] волокно… вот чего мы достигли — гораздо более высокие скорости передачи данных по тому же волокну».

Исследования Робертсона были сосредоточены на лазерах, используемых для передачи оптических сигналов по кабелям, и детекторах, которые использовались для их приема. «В начале 8-х мы начинали примерно с 80 мегабит [в секунду], а сейчас достигли 25 гигабит», — говорит он. Это число увеличивается еще больше, когда системы «мультиплексируются» вместе, что позволяет эффективно передавать несколько сигналов одновременно по одному оптическому кабелю. «Когда вы мультиплексируете его, мы говорим о 100 гигабитах или даже больше, что дает значительное увеличение с очень небольшим недостатком». Работа означает, что для передачи в 10,000 1980 раз большего объема данных, чем это было возможно в XNUMX-х годах, требовалась минимальная дополнительная инфраструктура.

«Конечно, вам нужна электроника, чтобы работать все быстрее и быстрее, но это то же самое [оптическое] волокно», — говорит Робертсон. «Вот чего мы добились — гораздо более высоких скоростей передачи данных по тому же волокну». Это означает, что к видеоклипу, на загрузку которого в 1980-х годах потребовалось бы более часа, теперь можно получить доступ менее чем за секунду, хотя сигнал по-прежнему передается по тем же оптическим волокнам.

Эрудит фотонной науки

Робертсон начал свой путь физика в Университет Сент-Эндрюс, которую он окончил в 1976 году, до переезда в Durham University чтобы получить докторскую степень в области солнечных батарей на основе сульфида кадмия. «Я хотел сделать что-то полезное, — говорит он, — я думал, что солнечная энергия важна для будущего. После того, как [моя докторская] была закончена, я хотел продолжать делать что-то полезное». Робертсон покинул Дарем в 1979 году, когда, как он отмечает, «оптические телекоммуникации только начинали развиваться».

Он устроился на работу на исследовательскую станцию ​​почтового отделения, но вскоре ее перешла в руки British Telecom.BT), став Исследовательские лаборатории БТ (БТ Лабс). Здесь в качестве физика-экспериментатора он работал над полупроводниковыми лазерами и фотодиодами, которые являются ключевыми компонентами оптических сетей связи. Робертсон быстро учился, сочетая физику твердого тела, которую он приобрел во время защиты докторской диссертации, с множеством других навыков.

«Я делал много разных вещей в оптоэлектронике: занимался эпитаксией; я занимался моделированием; а я работал в лазерной надежности. С этого я и начал», — говорит Робертсон, добавляя, что надежность лазера была «большой проблемой в первые дни». Лазерные устройства на основе полупроводников работали при высокой плотности тока, а это означало, что большой электрический ток должен был протекать через небольшую площадь, что делало их подверженными сбоям. «Они продержались один день, — вспоминает он, — и нам пришлось потрудиться, чтобы они прослужили до 25 лет. Это та жизнь, которую они могут прожить сейчас». Такой же срок службы требуется этим диодам для надежной работы в сетях оптической связи.

Примерно в 1989 году Робертсон перенес свой опыт в небольшую лабораторию примерно в километре от Мартлшем-Хит, известную как BT&D, которую BT создала вместе с американским корпоративным гигантом. DuPont. Он называет себя «техническим парнем, отвечающим за проекты детекторов», и это преуменьшенное описание противоречит влиянию его работы в области физики твердого тела в BT&D. Именно там Робертсон и его команда впервые применили метод, известный как газофазная эпитаксия металлоорганических соединений (MOVP), для выращивания определенных видов полупроводниковых кристаллов с несколькими слоями. Эти полупроводники используются во многих основных компонентах волоконно-оптических систем связи, включая модуляторы, детекторы и лазеры.

Техника выращивания MOVP была впервые предложена Родни Моссом, ученым, который также много лет работал в BT. Это позволило, по словам Робертсона, «резко изменить ландшафт оптических коммуникаций». До работы Робертсона над MOVP в BT&D полупроводники можно было выращивать только в виде крошечных кусочков с низкой надежностью. Это ограничивало их использование, особенно при обнаружении слабых сигналов в конце телекоммуникационных сетей. Но с помощью MOVP Робертсон смог вырастить полупроводниковые кристаллы гораздо большего размера. Они были очень надежными и, что важно, также позволяли использовать высокоскоростные оптические детекторы, которые могли улавливать модулирующие сигналы быстрее, тем самым увеличивая скорость сбора данных.

Стабильность в постоянно меняющемся ландшафте

Проработав год в BT&D, Робертсон вернулся в лаборатории BT в Мартлшем-Хит, а в 1993 году он и его команда из BT и BT&D получили Королевскую премию за технологии (теперь часть Королевские награды за предпринимательство) за работу над оптоэлектронными материалами и устройствами. Но затем, в 2000 году, во время бума «доткомов», компания продала предприятие, в котором работал Робертсон, американскому гиганту оптических коммуникаций. Гранулирование. Когда в начале 2000-х лопнул пузырь доткомов, Corning ушла из Мартлшем-Хит, оставив большую часть инфраструктуры и оборудования лаборатории. Сайт был передан Агентству развития Восточной Англии, из которого Робертсон и его тогдашний босс Дэвид Смит создали стартап под названием Центр интегрированной фотоники (CIP) в 2003 году. Центр просуществовал до 2012 года, после чего правительство отключили агентства по разработке, и CIP был продан китайской технологической компании. Huawei, в чьей собственности он находится по сей день.

Постоянно меняющийся характер лаборатории и карьера Робертсона в ней являются символом меняющегося облика телекоммуникационной отрасли Великобритании. Каждая компания имела свои особенности, стратегии и недостатки. «Во времена BT у нас было больше всего свободы», — размышляет он, говоря о BT как о всемирно известном предприятии, которое во многих отношениях стало первопроходцем в этой области. Huawei, с другой стороны, уделяет лаборатории самое пристальное внимание коммерческой деятельности. «Мы ближе к крутому концу в Huawei. Им нужно что-то, что мы можем из этого продать».

Некоторые политики и обозреватели ставят под сомнение участие Huawei в такой громкой сфере, поскольку правительство Великобритании выразило обеспокоенность по поводу безопасности компании в 2020 году. Правительство заявило, что хочет, чтобы Huawei была удалена из британских сетей 5G к 2027 году, а также посоветовал оптоволоконным фирмам дистанцироваться от оборудования Huawei. Но когда его спросили о критике в адрес Huawei, Робертсон кажется относительно оптимистичным. «Что касается вопросов безопасности, о которых вы читали в прессе, [в Мартлшем-Хит] мы полностью отделены от всего этого. Мы занимаемся исследованием материалов, поэтому у него нет лазеек; мы можем просто продолжать быть физиками и материаловедами, чему я очень рад. Huawei делает все возможное, чтобы гарантировать, что она не делает ничего, чего не должна делать».

Стремление к совершенствованию науки и технологий — независимо от меняющейся рабочей среды — всегда было для Робертсона большим стимулом, и работа в компании ему очень подходила.

В то время как многие физики наслаждаются интеллектуальной свободой академической исследовательской среды, Робертсон говорит, что его никогда не сдерживала работа в промышленности, где они имели доступ к большему финансированию и лучшему оборудованию. Он добавляет, что «было больше внимания к результату», тогда как в университетах у вас было больше гибкости.

Более академичные люди могут предпочесть развивать свои теории, чем быть ограниченными, но я никогда не был таким. Я всегда был счастлив сделать что-то и посмотреть, работает ли это.

«Я был рад плыть по течению, — говорит он. «Более академические люди могут хотеть развивать свои теории, а не быть ограниченными, но я никогда не был таким. Я всегда был счастлив сделать что-то и посмотреть, работает ли это». Робертсон считает, что требуется «очень определенный тип характера», чтобы посвятить свою жизнь определенной узкой области, но добавляет, что он «был благословлен возможностью работать над всеми этими разными вещами».

Заключительные размышления

Оглядываясь назад на свою карьеру, которая охватывала оптику, электронику, лазеры, моделирование и информатику, Робертсон любил работать во многих дисциплинах физики, называя себя «больше универсалом», чем тем, кто придерживается одной конкретной дисциплины. Этот разнообразный опыт в конечном итоге привел к тому, что он стал менеджером по исследованиям и сотрудничеству в Huawei, управляя связями между компанией и другими академическими и корпоративными исследовательскими институтами в Великобритании и остальной Европе. Сейчас Робертсону 66 лет, он официально вышел на пенсию, но, как и многие физики, он по-прежнему держит руку на пульсе в Huawei пару дней в месяц.

«Я не считаю свою карьеру чем-то выдающимся», — говорит Робертсон, который по-прежнему решительно и приземленно рассказывает о своем огромном вкладе в оптическую связь. А когда его спрашивают, шутят ли когда-нибудь в его семье, что он является причиной того, что телевизор работает или почему видео так быстро скачиваются, он самоуничижительно улыбается и говорит: «Иногда». Его коллеги, с другой стороны, более прямолинейно говорят о его влиянии на область оптических коммуникаций.

Он будет слишком скромным, чтобы сказать это, но его работа принесла пользу всем в Великобритании, у кого есть подключение к Интернету.

Майкл Хилл-Кинг, директор по сотрудничеству, Huawei UK

«Карьера Майкла в Martlesham Heath — это путешествие по развитию отрасли оптоэлектроники, — говорит Майкл Хилл-Кинг, директор по сотрудничеству Huawei UK. «Он будет слишком скромен, чтобы сказать это, но его работа принесла пользу всем в Великобритании, у кого есть подключение к Интернету». Эту точку зрения разделяет Хенк Купманс, исполнительный директор Huawei UK по исследованиям и разработкам: «Майкл должен очень гордиться значительным вкладом, который он внес в развитие фотоники в Великобритании».

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/michael-robertson-pioneer-of-optical-communications-disconnects-from-the-network/