лауреат нобелевской премии 19 века

Элементы - новости науки: Нобелевская премия по физике 2009

Подпишитесь нановости науки

Нобелевская премия по физике 2009

Рис.1. Лауреаты Нобелевской премии по физике за 2009год Чарльз Као, Уиллард Бойл и Джордж Смит (изображение с сайта nobelprize.org)

Нобелевская премия по физике за 2009год была присуждена китайцу Чарльзу Као и американцам Уилларду Бойлу и Джорджу Смиту за исследования вобласти информационных технологий. Као стоял уистоков оптоволоконной технологии передачи данных, а Бойл и Смит изобрели полупроводниковое устройство, позволяющее напрямую, минуя фотопленку, получать цифровые фотографии. Их работы привели к настоящей революции сначала в прикладной науке, затем в наукоемких технологиях, а в последнее десятилетие они прочно вошли в нашу повседневную жизнь, сделав ее намного более комфортной. Достаточно представить себе, как выглядел бы мобильный телефон с пленочной, а не цифровой фотокамерой!

Оптоволоконная связь

Одной из технологических революций XIXвека стало изобретение способов передачи информации на большие расстояния, как по проводам, так и без них, спомощью радиоволн. Поначалу казалось, что эти два варианта должны полностью удовлетворять все информационные и коммуникационные запросы человека. Однако для современного мира пропускная способность этих каналов будь то мегабиты всекунду или количество одновременных телефонных разговоров очень и очень недостаточна. Ичто самое важное, у этой пропускной способности есть принципиальное ограничение, которое нельзя обойти никакими технологическими усовершенствованиями, связанное с медленностью процессов, протекающих в самом канале передачи.

Рассмотрим для примера передачу информации по радиоволнам с несущей частотой 100МГц. Информация при этом кодируется ввиде небольшой модуляции несущей волны, однако эти модуляции должны быть намного более медленными, чем колебание самой волны, иначе волна слишком сильно исказится, займет слишком большую полосу частот. Это значит, что в такой волне можно закодировать последовательность битов, идущих друг за другом счастотой от силы в несколько мегабит всекунду. Поэтому если мы хотим увеличить скорость передачи информации, нам неизбежно придется увеличивать и несущую частоту электромагнитных волн. Именно поэтому физики обратили свой взор к световым импульсам. При частоте порядка 10 15 Гц световые импульсы позволяют, по крайней мере теоретически, передавать сотню терабит всекунду (на самом деле, тут вопрос уже упирается в скорость передатчика и приемника сигналов).

Интересно, что первая попытка передавать телефонный разговор с помощью света была реализована еще в1880году, на заре телекоммуникационных технологий. Его устройство спомощью дрожащего зеркала конвертировало звуковую волну в модулированный солнечный луч, который передавался получателю прямо по открытому воздуху. Эта схема была, очевидно, подвержена световым шумам, сильно зависела от состояния атмосферы и влюбом случае позволяла передавать сигналы лишь на небольшое расстояние впределах прямой видимости. Для более эффективной работы устройства требовалось свет провести по каналу, защищенному от внешних световых помех.

На помощь тут могло бы прийти оптоволокно помещенная в защитную оболочку тонкая, а потому довольно гибкая стеклянная нить. Такой канал проводит свет за счет явления . Так называется эффект, при котором свет, идущий вдоль волокна и подходящий к границе раздела стекло воздух , не может выйти наружу, отражается обратно встекло, и врезультате идет вдоль волокна, послушно следуя всем его изгибам.

source