 | Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )
|
| Ясухару Суэмацу | |
|---|---|
 Портрет Ясухару СУЭМАЦУ-2006 | |
| Родившийся | 22 сентября 1932 г. (возраст 88) [1] [2] Гифу, Япония [2] |
| Национальность | Япония [1] |
| Альма-матер | Токийский технологический институт [1] [2] |
| Награды | 2015 Орден Культуры Императора Японии. 2014 Япония премии [1] 1986 Премия IEEE Дэвида Сарноффа [1] |
| Научная карьера | |
| Поля | оптическая связь [2] |
| Известные студенты | Ёсихиса Ямамото [4] |
Ясухару Суэмацу (末 松 安 晴, Suematsu Yasuharu ) (родился в 1932 г.) является исследователем и преподавателем в области оптических коммуникационных технологий, изобретением динамических одномодовых полупроводниковых лазеров для активации и последующим развитием оптоволоконной связи большой емкости и большой дальности.
Биография [ править ]
Ясухару Суэмацу родился 22 сентября 1932 года в Гифу, Япония. [2] Он получил степень бакалавра (1955) и докторскую степень. (1960) из Токийского технологического института . [1] [2] Впоследствии он присоединился к факультету Токийского технологического института в качестве профессора и стал его президентом в 1989 году. [1] Позже он также занимал должности первого [5] президента недавно основанного Университета Кочи. технологии , а затем стал генеральным директором [1] из Национального института информатики . Он автор не менее 19 книг и более 260 научных работ. [3]
Исследование [ править ]
Профессор Суэмацу наиболее известен своим вкладом в развитие волоконно-оптической связи . Он разработал полупроводниковые лазеры, которые даже при высокоскоростной модуляции производят свет со стабильной длиной волны, которая совпадает с областью длин волн, в которой оптические потери в волокнах достигают минимума. [6]
Самая ранняя демонстрация эксперимента по оптоволоконной связи [ править ]
Самая ранняя демонстрация оптоволоконной связи была проведена Суэмацу и его учениками 26 мая 1963 года во время дня открытых дверей Токийского технологического института (рис. 1).
Источником света служил гелий-неоновый газовый лазер, модулятор представлял собой модулятор ручной работы с использованием кристалла ADP, подаваемое сигнальное голосовое напряжение 1200 вольт для вращения поляризации в ответ на голосовой сигнал, оптический пучок стекловолокна для среды передачи и фотоумножитель для детектора. Первоначальный ADP, зарезервированный в эксикаторе, а также копия этого эксперимента, восстановленная в 2008-7 годах, как показано на рисунке 1, были зарегистрированы как наследие технологий будущего в Национальном музее науки Японии в 2019 году.
Создание динамических одномодовых лазеров [ править ]
Свет - это самая высокая частота электромагнитных волн, которые люди могут контролировать. Он с большим отрывом превосходит радиоволны в передаче большого объема информации. Исследования оптической связи проводились, например, в США, Японии и Англии. Считалось, что природа оптоволоконной связи способна передавать большой объем информации на большие расстояния по всему миру. Чтобы воплотить это в реальность, основное внимание было уделено созданию динамического одномодового лазера (DSM-лазер) (рис.2), который имеет следующие три характеристики:
(1) работает в диапазоне длин волн, который вызывает минимальные потери в оптическом волокне для обеспечения передачи на большие расстояния (1,5 микрометра были обнаружены как идеальный диапазон длин волн в ходе последующих исследований);
(2) стабильно работает на одной длине волны, чтобы преодолеть проблему снижения пропускной способности из-за дисперсии постоянной распространения в одномодовом оптическом волокне; а также
(3) позволяет настраивать длину волны для адаптации к связи на нескольких длинах волн.
Во-первых, в 1972–1974 годах Суэмацу и его ученик предложили одномодовый резонатор, который состоял бы из волновода с показателем преломления для поперечной моды и двух распределенных отражателей, соединенных вместе с фазовым сдвигом на нечетные числа половины π для осевой одиночной моды. операции (рис.2). Между тем, Суэмацу впервые разработал материалы для смешанного кристалла GaInAsP / InP для полупроводникового лазера, который будет работать в диапазоне длин волн 1,5 микрометра, что, по мнению Дональда А. Кека и др., Вызывает минимальные потери внутри оптического волокна. предложенный в 1973 году и непрерывно работает при комнатной температуре в июле 1979 года. После этих предварительных достижений Суэмацу и его коллеги преуспели в создании интегрированного лазера со встроенными распределенными отражателями с использованием материала с полосой пропускания 1,5 микрометра. В октябре 1980 г.Суэмацу и его ученики создали динамический одномодовый лазер, который стабильно работает в одномодовом режиме даже при быстрой прямой модуляции (рис. 3 и рис. 4) и непрерывно работает при комнатной температуре. Этот лазер оставался в стабильном рабочем режиме даже при изменении температуры, так что длину волны можно было регулировать термически в диапазоне 1,5 микрометра. Таким образом, терморегулируемый динамический одномодовый лазер был рожден и использовался для разработки высокоскоростной волоконной системы размером 1,5 микрометра, о чем говорится в таких документах, как Золотая медаль Вальдемара Поульсена 1983 года, датская история оптической связи и награда Давида Сарнова 1986 года. Его спектральное поведение было тщательно исследовано для достижения полной одномодовой работы. Между тем, исследования и разработки в таких отраслях, как оптические волокна, оптические схемы, оптические устройства,схемы модуляции и системные структуры. Актуализация динамического одномодового лазера дала толчок к развитию высокопроизводительной оптоволоконной связи на большие расстояния, и его коммерческое применение началось в конце 1980-х годов.
Лазер с распределенной обратной связью со сдвигом фаз [ править ]
Среди них лазер с распределенной обратной связью со сдвигом фазы (DFB), который Суэмацу и его ученики предложили в 1974 году и продемонстрировали с Кадзухито Фуруя в ноябре 1983 года (рис. 5), представляет собой терморегулируемый динамический одномодовый лазер с высокой производительностью. yield, по данным премии Electronics Letter Premium Award 1985 г., IEE, UK. С начала 1990-х годов он постоянно и широко использовался в коммерческих целях в качестве стандартного лазера для дальних дистанций, как это было присуждено Премией C&C 1994 года. Часто для охвата широкого диапазона длин волн используется массив лазеров (рис.6).
Лазер с перестраиваемой длиной волны [ править ]
С другой стороны, электронно-настраиваемый динамический одномодовый лазер, который был бы целью динамического одномодового лазера, является так называемым лазером с перестраиваемой длиной волны, который был предложен Суэмацу и его учениками в 1980 году (рис.7). и продемонстрирована в 1983 году. Позже диапазон длин волн перестройки был увеличен за счет введения в распределенные отражатели с шагом нескольких решеток Юхичи Тохмори, Юхзу Йошикуни и Ларри Колдреном. Электро-настраиваемый динамический одномодовый лазер особенно важен, потому что он может быть точно настроен, а также монолитно интегрирован вместе с другими фотонными устройствами, которые требуют специальной тепловой настройки отдельно в виде PIC (Photonic Integrated Circuits). Это было примерно в 2004 году, благодаря усилиям участников,что этот перестраиваемый по длине волны лазер был разработан и коммерчески используется в системах плотного мультиплексирования с разделением по длине волны (D-WDM) и оптических когерентных системах. Он стал всерьез использоваться примерно в 2010 году.
Социальный вклад исследований [ править ]
Для оптоволоконной связи с высокой пропускной способностью и на большие расстояния в диапазоне длин волн 1,5 микрометра с наименьшими потерями используются динамические одномодовые лазеры (DSM-лазеры), такие как лазеры с распределенной обратной связью со сдвигом фазы и лазеры с перестраиваемой длиной волны, в качестве источников света. с исследованиями и разработками оптического волокна, оптических устройств, схем модуляции и т.п. Лазеры с распределенной обратной связью с фазовым сдвигом, разработанные в ходе этого исследования, были коммерчески применены на больших расстояниях - для наземных магистральных систем (1987 г.) и для межконтинентальных подводных кабелей (1992 г.) (рис. 8) - и продолжают поддерживать развитие Интернета по сей день. . Позже, примерно с 2004 г.,Лазеры с перестраиваемой длиной волны используются в качестве источника света для продвижения систем плотного мультиплексирования с разделением по длине волны (D-WDM) и оптических когерентных волоконных систем для многоуровневых схем модуляции. Оптоволоконная связь составляет очень плотную коммуникационную сеть, опоясывающую земной шар десятки тысяч раз, а также используется в таких приложениях, как Ethernet-сети среднего расстояния. Кроме того, лазеры DSM в диапазоне 1,5 микрометра используются для оптических линий от центра обмена до дома в FTTH. Производительность передачи по оптоволокну, представленная произведением пропускной способности и расстояния, ежегодно увеличивается в геометрической прогрессии, как показано на рис. 9. Таким образом, пропускная способность оптического волокна в несколько сотен тысяч раз больше, чем у оптического волокна. предшествующие коаксиальные кабели,и значительно снизили стоимость передачи информации. Отражая это, в середине 1990-х годов одна за другой появились сетевая индустрия, такая как Yahoo, Google и Rakuten. Волоконно-оптическая связь прогрессирует, Интернет развивается, и мгновенная передача большого объема знаний теперь стала повседневным явлением. В 2018 году интернет-население достигло 39 миллиардов, 52% населения мира. В эпоху электросвязи 1960-х годов большие объемы данных, такие как документы, от которых зависит цивилизация, медленно распространялись в таких формах, как книги. Напротив, распространение оптоволоконной связи с высокой пропускной способностью и на большие расстояния позволило мгновенно интерактивно использовать большой объем информации, такой как книги.Исследования волоконно-оптической связи способствовали быстрому переходу к цивилизации, основанной на информационных и коммуникационных технологиях.
Ссылки [ править ]
- ^ a b c d e f g h i j k l Фонд Премии Японии: доктор Ясухару Суэмацу. Датировано 2014 г., заархивированная копия на archive.org
- ^ a b c d e f "Анализ нового триода с резонансным переносом электронов, использующего сверхрешетку металл-изолятор для обеспечения высокой скорости отклика". Журнал IEEE по квантовой электронике . QE-22 (9): 1880–1886. Сентябрь 1986. DOI : 10,1109 / JQE.1986.1073178 .
- ^ a b IEEE James H. Mulligan, Jr. Education Medal Recipients , Архивная копия на archive.org
- ↑ Yoshihisa Yamamoto: Curriculum Vitae. Датирован январем 2005 г. Оригинал на stanford.edu Архивировано 18 июля 2010 г. в Wayback Machine , Архивировано 18 июля 2010 г. в Wayback Machine
- ^ Коти технологического университет: Поздравив почётный профессор Яжхар Саматс на победу в Японии премии. Датировано 31 января 2014 г., заархивировано на archive.org.
- ^ The Japan Prize Foundation: Новаторские исследования полупроводниковых лазеров для высокопроизводительной связи по оптоволокну на большие расстояния , Архивная копия на archive.org
