ออปติกและโฟโตนิกส์

ออปติกและโฟโตนิกส์

ความสามารถในการดาวน์โหลดหนังสือ วิดีโอ หรือ PDF จากอินเทอร์เน็ตเป็นสิ่งที่มองข้ามได้ง่าย ลองนึกดูว่าจะใช้เวลานานเท่าใดกว่าจะได้รับไฟล์เดียวกันที่ส่งทางไปรษณีย์ ไม่ว่าจะเป็นโซเชียลมีเดีย ข่าว รายการทีวี ภาพยนตร์ หรือเอกสารทางวิชาการ อินเทอร์เน็ตสามารถให้สิทธิ์คุณเข้าถึงได้แทบจะในทันที เป็นการปฏิวัติเศรษฐกิจข้อมูลของเราที่เปลี่ยนโลกสมัยใหม่อย่างแท้จริง เรื่องราวของการสื่อสาร

โทรคมนาคม

เริ่มต้นขึ้นในช่วงปลายทศวรรษที่ 1850 เมื่อมีการวางสายทองแดงยาว 3,000 กิโลเมตรเพื่อส่งสัญญาณไฟฟ้าระหว่างอังกฤษและสหรัฐอเมริกา ทำให้สมเด็จพระราชินีวิกตอเรียสามารถส่งโทรเลขข้ามทวีปเครื่องแรกได้ ข้อความที่ส่งถึงประธานาธิบดีเจมส์ บูคานันของสหรัฐฯ ใช้เวลากว่า 17 ชั่วโมง

ในการส่ง แต่มีเพียง 98 คำ ซึ่งน้อยกว่า 500 ไบต์ของข้อมูล ในทางกลับกัน เครือข่ายโทรคมนาคมในปัจจุบันช่วยให้เราส่งข้อมูลระดับกิกะไบต์ข้ามมหาสมุทรได้ภายในไม่กี่วินาที ซึ่งส่วนใหญ่เป็นผลมาจากเทคโนโลยีไฟเบอร์ออปติกในการส่งข้อความผ่านสายไฟเบอร์ออปติก ขั้นแรกต้องแปลงข้อความ

เป็นสัญญาณออปติก เช่น พัลส์หรือแสงวาบ ก่อนที่จะยิงไปตามใยแก้วอย่างมีประสิทธิภาพที่สุด จากนั้นสัญญาณจะต้องถูกตรวจจับและแปลกลับเป็นรูปแบบข้อมูล เป็นกระบวนการหลายขั้นตอนที่ต้องใช้เทคโนโลยีขั้นสูง ซึ่งส่วนหนึ่งได้รับการพัฒนาและนำมาใช้โดยนักฟิสิกส์ผู้บุกเบิก ไมเคิล โรเบิร์ตสัน 

โรเบิร์ตสันใช้เวลาทำงานของเขาที่ศูนย์วิจัยโฟโตนิกส์ชั้นนำของโลก ในเมืองอิปสวิช ห้องปฏิบัติการขององค์กรที่เดิมรู้จักกันในชื่อสถานีวิจัยไปรษณีย์ ผ่านการเป็นเจ้าของที่แตกต่างกันมากมายในช่วงหลายปีที่ผ่านมา และปัจจุบันเรียกว่า ได้พัฒนาเทคโนโลยีที่เพิ่มความเร็วอย่างมากในการถ่ายโอนข้อมูล

ในสายสื่อสารใยแก้วนำแสง งานที่ดำเนินการ และทีมของเขาได้สนับสนุนโครงสร้างพื้นฐานอินเทอร์เน็ตส่วนใหญ่ที่เราพึ่งพาในปัจจุบัน แม้กระทั่งที่เป็นแกนหลักของการแพร่ระบาด ก็ใช้เทคโนโลยีที่พวกเขาพัฒนาขึ้น แน่นอนว่าคุณต้องการให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทำงานเร็วขึ้นและเร็วขึ้น แต่ก็เป็นเส้นใย 

[ออปติคัล] 

เดียวกัน….นั่นคือสิ่งที่เราได้รับ อัตราการรับส่งข้อมูลสูงกว่าไฟเบอร์ชนิดเดียวกันมาก”การวิจัย มุ่งเน้นไปที่เลเซอร์ที่ใช้ในการส่งสัญญาณออปติคัลไปตามสายเคเบิล และตัวตรวจจับที่ใช้ในการรับสัญญาณ “เราเริ่มต้นที่ 8 เมกะบิต [ต่อวินาที] ในช่วงต้นทศวรรษที่ 80 และตอนนี้เราอยู่ที่ 25 กิกะบิต” เขากล่าว

ตัวเลขนี้จะเพิ่มขึ้นอีกเมื่อระบบมีการ “มัลติเพล็กซ์” เข้าด้วยกัน ทำให้สามารถส่งสัญญาณหลายตัวพร้อมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพในสายเคเบิลออปติกเส้นเดียว “เมื่อคุณมัลติเพล็กซ์ขึ้น เรากำลังพูดถึง 100 กิกะบิตหรือสูงกว่านั้น ทำให้เพิ่มขึ้นอย่างมากโดยมีข้อเสียน้อยมาก” งานนี้หมายความว่าจำเป็น

ต้องมีโครงสร้างพื้นฐานเพิ่มเติมเล็กน้อยเพื่อส่งข้อมูลมากกว่า 10,000 เท่าที่เป็นไปได้ในทศวรรษ 1980

“แน่นอนว่าคุณต้องการให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทำงานเร็วขึ้นและเร็วขึ้น แต่ก็เป็นใยแก้วนำแสงเหมือนกัน”  “นั่นคือสิ่งที่เราประสบความสำเร็จ อัตราการรับส่งข้อมูลที่สูงขึ้นมาก

เมื่อเทียบกับไฟเบอร์ชนิดเดียวกัน” หมายความว่าคลิปภาพยนตร์ที่ต้องใช้เวลาดาวน์โหลดมากกว่าหนึ่งชั่วโมงในช่วงปี 1980 สามารถเข้าถึงได้ภายในไม่กี่วินาที แม้ว่าสัญญาณจะยังคงส่งผ่านใยแก้วนำแสงเดียวกันก็ตาม พหุคณิตศาสตร์ของวิทยาศาสตร์โฟตอนเริ่มต้นเส้นทางของเขาในฐานะนักฟิสิกส์

ที่มหาวิทยาลัย 

ซึ่งเขาสำเร็จการศึกษาในปี 1976 ก่อนจะย้ายไปที่มหาวิทยาลัย เพื่อทำปริญญาเอกด้านเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดแคดเมียมซัลไฟด์ “ผมต้องการทำสิ่งที่มีประโยชน์” เขากล่าว “ผมคิดว่าพลังงานแสงอาทิตย์เป็นสิ่งสำคัญสำหรับอนาคต หลังจากจบ [ปริญญาเอก] ฉันอยากทำสิ่งที่เป็นประโยชน์ต่อไป” 

ในปี 1979 ในขณะที่เขากล่าวว่า ผู้ซึ่งเพิ่งเลิกใช้แว่นตาเลเซอร์หลังจากเกือบ 43 ปีในการสื่อสารผ่านไฟเบอร์ออปติก เป็นผู้เรียนรู้เร็ว โดยรวบรวมฟิสิกส์โซลิดสเตตที่เขาได้รับระหว่างเรียนปริญญาเอกเข้ากับทักษะอื่นๆ อีกมากมาย“ฉันทำสิ่งต่างๆ มากมายในออปโตอิเล็กทรอนิกส์ ฉันทำ ฉันสร้างแบบจำลอง 

และฉันทำงานในความน่าเชื่อถือของเลเซอร์ นั่นคือจุดเริ่มต้นของผม”  กล่าว และเสริมว่าความน่าเชื่อถือของเลเซอร์เป็น “ปัญหาใหญ่ในช่วงแรกๆ” อุปกรณ์เลเซอร์ที่ใช้เซมิคอนดักเตอร์ที่ทำงานที่ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าสูง หมายความว่ากระแสไฟฟ้าจำนวนมากต้องไหลผ่านพื้นที่ขนาดเล็ก 

ซึ่งทำให้กระแสไฟฟ้าขัดข้องได้ง่าย “มันอยู่ได้วันเดียว” เขาเล่า “และเราต้องทำงานเพื่อให้มันอยู่ได้นานถึง 25 ปี นี่คือชีวิตที่พวกเขาทำได้ในตอนนี้” นี่เป็นอายุการใช้งานที่ไดโอดเหล่านี้ต้องการสำหรับประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ในเครือข่ายการสื่อสารด้วยแสง ประมาณปี 1989  นำความเชี่ยวชาญของเขา

ไปที่ห้องทดลองเล็กๆ ห่างจาก ประมาณ 1 กิโลเมตร หรือที่รู้จักกันใน ชื่อBT&D ซึ่ง BT ได้จัดตั้งขึ้นร่วมกับบริษัทดูปองท์ บริษัทยักษ์ใหญ่ของสหรัฐฯ เขาเรียกตัวเองว่า “เจ้าหน้าที่ด้านเทคนิคที่รับผิดชอบโครงการเครื่องตรวจจับ” ซึ่งเป็นคำอธิบายที่ไม่ชัดเจนซึ่งปฏิเสธอิทธิพลของงานของเขาในฟิสิกส์

โซลิดสเตตที่ BT&D ที่นั่น และทีมของเขาได้นำเทคนิคมาใช้เป็นครั้งแรกสำหรับการปลูกผลึกเซมิคอนดักเตอร์บางประเภทที่มีหลายชั้น เซมิคอนดักเตอร์เหล่านี้ใช้ในส่วนประกอบสำคัญหลายอย่างที่ประกอบกันเป็นระบบการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติก รวมถึงโมดูเลเตอร์ ตัวตรวจจับ และเลเซอร์

เดิมทีเทคนิคการเติบโตแบบนั้นริเริ่มซึ่งเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่ประจำอยู่ที่ BT เป็นเวลาหลายปี ตามคำพูดของโรเบิร์ตสันส์ มันเปิดใช้งาน “การเปลี่ยนแปลงอย่างมาก” ในภูมิทัศน์ของการสื่อสารด้วยแสง ก่อน จะทำงานเกี่ยวกับ เซมิคอนดักเตอร์สามารถเติบโตเป็นชิ้นเล็ก ๆ เท่านั้นที่มีความน่าเชื่อถือต่ำ สิ่งนี้จำกัดการใช้งานโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตรวจจับสัญญาณขนาดเล็กที่ส่วนท้ายของเครือข่ายโทรคมนาคม

credit: coachwebsitelogin.com assistancedogsamerica.com blogsbymandy.com blogsdeescalada.com montblanc–pens.com getthehellawayfromsalliemae.com phtwitter.com shoporsellgold.com unastanzatuttaperte.com servingversusselling.com