Використання фізики для розвитку оптоволоконних інновацій

Для кількох науковців, які починають свою кар’єру, майбутнє — це заздалегідь визначений шлях, записаний на зірках; для інших, здається, майбутнє з такою ж імовірністю можна знайти на зворотному боці продуктового магазину. Брати Крістін Трембле який на початку 1980-х років щойно закінчив перший курс бакалавра з інженерної фізики в Університет Лаваля, Квебек, і був готовий до літньої роботи в канадському поштовому відділенні. Саме тоді вона наштовхнулася на одного зі своїх лекторів у місцевому супермаркеті.

Дізнавшись про її плани, потенційний радник Трембле з питань кар’єри нашкрябав альтернативний варіант на звороті своєї квитанції, надавши контактні дані двох професорів, яким, імовірно, знадобиться асистент-дослідник під час літніх канікул. Схвильований цікавістю, Трембле пішов на факультет фізики, постукав у кілька дверей і отримав тримісячне влаштування до Лаваля. Центр оптики, фотоніки та лазерів (COPL).

Перебуваючи там, вона працювала над прототипом установки для виявлення відбитків пальців на основі лазера та перебудувала досить жалюгідний на вигляд – фактично повністю розібраний – CO₂ лазерна система. «Мені сподобалося те літо – атмосфера у відділенні була чудовою», – згадує Трамбле. «Я був дуже новою дитиною в місті, працюючи разом з усіма цими талановитими аспірантами, але я мав здатність до мислення і дуже хотів вчитися у всіх них».

Трамбле ніколи не озирався назад. За її ступенем інженерної фізики був ступінь магістра з інтегрованої оптики та докторська ступінь з оптоелектроніки, після чого вона витратила 14 років, накопичуючи знання та прикладні ноу-хау в провідних канадських волоконно-оптичних технологічних компаніях. До них входять INO (приватний дослідницький центр, який зосереджується на інноваціях в оптиці та фотоніці для галузевих партнерів); Nortel (на той час один із найбільших виробників мережевого обладнання в телекомунікаційній галузі); EXFO (спеціалізований постачальник волоконно-оптичних приладів для тестування та вимірювання); і Роктест (яка розробляє волоконно-оптичні датчики та вимірювальний комплект для геотехнічних застосувань).

Побудова ієрархії знань

Це детальне розуміння, вкорінене в будівельних блоках волоконно-оптичної комунікаційної мережі – зокрема, лазерних передавачів, оптичних підсилювачів, комутаторів, приймачів і волокон, які є основою для передачі даних у високій смузі пропускання – допомогло і збагатило подальшу академічну дослідницьку кар’єру Трембле в École de technologie supérieure (ÉTS) у Монреалі за останні 18 років. «Це допомагає вам розробляти реальні рішення для мережі, коли ви знаєте, що можуть забезпечити оптичні компоненти та які їхні обмеження щодо продуктивності та оптимізації», — пояснює вона.

Для Трамбле однією з головних переваг сектора оптичних комунікацій є можливість працювати з людьми з різних галузей, зокрема інженерами-електриками, фізиками, математиками, інтеграторами компонентів, комп’ютерниками, а віднедавна й фахівцями з машинного навчання. . Існує також активна співпраця між академічними колами та промисловістю, де основна увага приділяється роботі з науково-дослідницькими групами виробників обладнання (а також маркетингу та розвитку бізнесу) для перетворення та комерціалізації дослідницьких проривів у готові до мережі технології та програми.

«Мій шлях науково-дослідних розробок дозволив мені працювати в широкій галузі фізики та інженерії, що все ще розвивається», — каже Трембле. «Допомагає, звичайно, те, що я за своєю суттю допитливий — хтось, хто любить рухатися в нових напрямках, шукаючи нових напрямків дослідження. Різноманітні можливості відкриваються, коли ви відкритий і бажаєте спілкуватися та співпрацювати з партнерами, які працюють над їхніми цікавими проблемами».

Ця спрямованість на дослідження та розробки та різноманітність підходів відображається в дослідницькій групі ÉTS Трембле, яка, за її словами, є «багатодисциплінарним плавильним котлом», що складається з двох постдокторантів, трьох аспірантів та ще 10 членів команди (переважно студентів магістра/магістра та асистентів). Важливо, що, враховуючи довгостроковий гендерний дисбаланс у телекомунікаційних інженерних дисциплінах, група Трембле включала більше жінок, ніж чоловіків за останні п’ять років – і вона зізнається, що «дуже пишається тим, що така талановита суміш прикладних науковців та інженерів працює в моєму команда”.

Навчання наступного покоління

Окрім широких дослідницьких інтересів, Трамбле також захоплена професійним розвитком та освітою. Зокрема, вона багато зробила для підготовки наступного покоління інженерів із зв’язку для підтримки встановлення, тестування та обслуговування високошвидкісних оптичних мереж – головним чином завдяки давній співпраці з флагманом Optical Society. Зв'язок оптичного волокна (OFC) щорічна конференція.

Працюючи разом з колегами по галузі, Трамбле був академічним спів-викладачем двох добре прийнятих курсів безперервної освіти в OFC: один з характеристик оптичних волокон і тестування в мережах дальнього зв’язку та міських мережах; інший — щодо вимірювань поляризації у оптоволоконних мережах. «Це були практичні практичні семінари, орієнтовані на змішану аудиторію студентів-дослідників, інженерів-початківців та старших спеціалістів із телекомунікацій та фотоніки з усього світу», — пояснює вона.

Важливо те, що всі оптичні комплекти, якими користувалися учасники, були безкоштовно позичені різними тестовими та вимірювальними компаніями, причому Тремблей довелося заздалегідь «перевірити та домовитись», щоб звернутися за послугами до таких, як її колишній роботодавець EXFO. Враховуючи інтерактивний характер тренінгу, Трембле вважає, що вона навчилася від делегатів стільки ж, скільки вони, ймовірно, взяли від інструкторів, а також встановила деякі тривалі контакти. «Я була дуже рада та пишалася тим, що зробила свій внесок у програму професійного розвитку OFC», – зазначає вона. «Незважаючи на нетривіальні накладні витрати на додачу до моєї дослідницької діяльності ÉTS, це було дуже весело та неймовірно корисно в однаковій мірі».

Зараз Трамбле є повним професором кафедри електротехніки ÉTS, а також дослідником-засновником і керівником інституту Лабораторія мережевих технологій. Цей удосконалений випробувальний стенд для оптоволоконного шару, розроблений спільно з виробником телекомунікаційного обладнання Ciena за останнє десятиліття і більше включає 2500 км різних типів волокон, що з’єднують масив високошвидкісних систем оптичної передачі. Крім Ciena, її нинішні партнери з досліджень і розробок Технологічний університет Чалмерса у Швеції французька інженерна школа Télécom SudParis і канадський постачальник телекомунікаційних послуг TELUS.

Таким чином, дослідницька програма Трембле охоплює кілька широких сфер інтересів. Він охоплює, наприклад, «розумні оптичні мережі», у яких машинне навчання використовується для прогнозування якості передачі в оптоволоконних системах, а також для моніторингу продуктивності встановлених мереж (включно з методами прогнозування погіршення якості та відмови в декількох волоконних установках). розгортання для інформування про інженерні оновлення). Група Трембле також працює над архітектурою оптичних мереж без фільтрів (на основі недорогих технологій пасивної оптичної маршрутизації), а також моделюванням фотонних пристроїв і поляризаційними вимірюваннями для застосування в телекомунікаційних мережах.

Ще одна нова можливість – це квантові комунікації. «На даний момент Quantum дуже привабливий для нас, хоча ми вже спілкуємося з відповідними експертами в Канаді», — каже Трембле. Проте, якщо фінансування надійде, її команда планує оптимізувати продуктивність безпечного розподілу квантових ключів на великій відстані в класичній оптичній мережі за допомогою розроблених квантово-заплутаних фотонних технологій.

Не дивлячись на дослідницькі шляхи, ключове повідомлення Трамбле для сучасних фізиків-початківців кар’єри таке ж, як і 40 років тому, у тому продуктовому магазині Квебеку. «Дотримуйтесь свого інстинкту та будьте цікавими», — підсумовує вона. «Не менш важливо бути напоготові, щоб, коли з’являться нові можливості, ви могли ними скористатися».

Повідомлення Використання фізики для розвитку оптоволоконних інновацій вперше з'явився на Світ фізики.

• Coinsmart. Найкраща в Європі біржа біткойн та криптовалют.
• Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. БЕЗКОШТОВНИЙ ДОСТУП.
• CryptoHawk. Альткойн Радар. Безкоштовне випробування.
• Джерело: https://physicsworld.com/a/using-physics-to-fuel-fibre-optic-innovation/