Майкл Робертсон: пионер оптической связи отключается от сети

Oct 30, 2023

Проработав более 40 лет в сфере оптической связи,Майкл Робертсон является одним из старейших в мире экспертов в области волоконной оптики. Чтобы отметить свой выход на пенсию, он беседует с Анитой Чандран о междисциплинарных исследованиях, сделанных им открытиях, а также хороших и плохих сторонах оптоволокна в Великобритании.

Возможность просто скачать книгу, видео или PDF-файл из Интернета — это нечто само собой разумеющееся. Только представьте, сколько времени потребуется, чтобы получить тот же файл, отправленный по почте. Будь то социальные сети, новости, телешоу, фильмы или научные статьи, Интернет может предоставить вам доступ к ним практически 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, передавалось более 17 часов, но содержало всего 98 слов – менее 500 байт информации. Сегодняшние телекоммуникационные сети, напротив, позволяют нам передавать гигабайты данных через океаны за считанные секунды, в основном благодаря оптоволоконной технологии.

Чтобы отправить сообщение по оптоволоконному кабелю, его сначала необходимо преобразовать в оптический сигнал, например, в импульсы или вспышки света, а затем максимально эффективно передать его по стекловолокну. Затем сигнал необходимо обнаружить и преобразовать обратно в форму данных. Это многоэтапный процесс, требующий передовых технологий, которые были частично разработаны и реализованы физиком-первопроходцем Майклом Робертсоном, который только что повесил свои лазерные очки после почти 43 лет работы в оптоволоконной 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, за прошедшие годы сменила множество владельцев и теперь называется Адастрал 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 такие основы пандемии, как Zoom и Skype, используют разработанные ими технологии.

Конечно, вам нужно, чтобы электроника работала все быстрее и быстрее, но это то же самое [оптическое] волокно… это то, 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 80-х мы начинали со скорости около 8 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 выше, что дает огромный прирост с очень небольшими потерями». Эта работа означает, что для передачи в 10 000 раз больше данных, чем это было возможно в 1980-х годах, потребуется минимальная дополнительная инфраструктура.

«Конечно, вам нужно, чтобы электроника работала все быстрее и быстрее, но это то же самое [оптическое] волокно», — говорит Робертсон. «Итак, вот чего мы достигли: гораздо более высокой скорости передачи данных по тому же волокну». Это означает, что видеоролик, загрузка которого в 1980-х годах занимала более часа, теперь можно получить менее чем за секунду, даже несмотря на то, что сигнал все еще передается по тем же оптическим волокнам.

Робертсон начал свой путь в качестве физика в Университете Сент-Эндрюс, который он окончил в 1976 году, а затем перешел в Даремский университет, чтобы получить докторскую степень по солнечным элементам на основе сульфида кадмия. «Мне хотелось сделать что-то полезное, — говорит он. — Я думал, что солнечная энергия важна для будущего. После того, как [защитил докторскую диссертацию], я захотел продолжать делать что-то полезное». Робертсон покинул Дарем в 1979 году, когда, как он отмечает, «оптические телекоммуникации только начинали развиваться».