ياسوهارو سويماتسو
 | تحتوي هذه المقالة على العديد من المشكلات. يُرجى المساعدة في تحسينها أو مناقشة هذه المشكلات على صفحة المناقشة . ( تعرف على كيفية ومتى يمكنك إزالة هذه الرسائل )
|
ياسوهارو سويماتسو | |
|---|---|
 صورة ياسوهارو سويماتسو-2006 | |
| وُلِدّ | 22 سبتمبر 1932 (العمر 92) [1] [3] جيفو، اليابان [3] |
| جنسية | اليابانية [1] |
| المدرسة الأم | معهد طوكيو للتكنولوجيا [1] [3] |
| معروف بـ | المساهمة في تطوير الاتصالات عبر الألياف الضوئية |
| الجوائز | 2015 وسام الثقافة من إمبراطور اليابان. جائزة اليابان لعام 2014 [1]
ميدالية جيمس إتش موليجان جونيور للتعليم من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات جائزة ديفيد سارنوف من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات لعام 1986 [1] |
| المسيرة العلمية | |
| الحقول | الاتصالات البصرية [3] |
| طلاب بارزون | يوشيهيسا ياماموتو [4] |
ياسوهارو سويماتسو (末松安晴, Suematsu Yasuharu ) (ولد عام 1932) هو باحث ومعلم متخصص في تكنولوجيا الاتصالات البصرية . وقد تضمنت أبحاثه تطوير ليزر أشباه الموصلات أحادي الوضع الديناميكي للتشغيل وتطوير تكنولوجيا الاتصالات بالألياف البصرية عالية السعة وطويلة المدى.
سيرة
وُلِد ياسوهارو سويماتسو في 22 سبتمبر 1932 في جيفو باليابان . [3] حصل على درجة البكالوريوس (1955) والدكتوراه (1960) من معهد طوكيو للتكنولوجيا . [1] [3] بعد ذلك، انضم إلى هيئة تدريس معهد طوكيو للتكنولوجيا كأستاذ وأصبح رئيسًا له في عام 1989. [ 1] وفي وقت لاحق، شغل أيضًا منصب أول [5] رئيس لجامعة كوتشي للتكنولوجيا التي تأسست حديثًا وأصبح فيما بعد المدير العام [1] للمعهد الوطني للمعلوماتية . في عام 1993، انتُخب عضوًا في الأكاديمية الوطنية للهندسة لمساهماته في فهم وتطوير الألياف الضوئية، وأشباه الموصلات عالية الأداء بالليزر، والإلكترونيات الضوئية المتكاملة. [ بحاجة لمصدر ]
لقد ألف ما لا يقل عن 19 كتابًا وأكثر من 260 ورقة علمية. [2]
بحث
اشتهر البروفيسور سويماتسو بمساهماته في تطوير الاتصالات بالألياف الضوئية . فقد طور ليزر أشباه الموصلات الذي ينتج الضوء عند طول موجي ثابت يتزامن مع منطقة الطول الموجي حيث تصل الخسائر الضوئية للألياف إلى أدنى مستوياتها، حتى تحت التعديل عالي السرعة . [6]
أول عرض لتجربة الاتصالات عبر الألياف الضوئية
كان أول عرض للاتصالات عبر الألياف الضوئية قد أجراه سويماتسو وطلابه، في 26 مايو 1963، بمناسبة اليوم المفتوح لمعهد طوكيو للتكنولوجيا (الشكل 1).
كان مصدر الضوء عبارة عن ليزر غاز الهيليوم والنيون، وكان المغير عبارة عن معدِّل مصنوع يدويًا باستخدام بلورة ADP، وجهد إشارة صوتي مطبق يبلغ 1.200 فولت، لدوران الاستقطاب استجابةً لإشارة الصوت، وألياف زجاجية للحزمة الضوئية لوسيط النقل، وأنبوب مضاعف ضوئي للكاشف. تم تسجيل ADP الأصلي المحفوظ في المجفف بالإضافة إلى نسخة طبق الأصل من تلك التجربة، التي تم ترميمها في الفترة من 2008 إلى 2007 كما هو موضح في الشكل 1، كتراث للتكنولوجيا المستقبلية، في المتحف الوطني للعلوم باليابان، في عام 2019.
إنشاء ليزر أحادي الوضع الديناميكي
الضوء هو أعلى تردد للموجات الكهرومغناطيسية التي يمكن للبشر التحكم فيها. وهو يتفوق على الموجات الراديوية بهامش كبير في نقل سعة كبيرة من المعلومات. وقد أجريت أبحاث في مجال الاتصالات البصرية كما هو الحال في الولايات المتحدة واليابان وإنجلترا. وكان يُعتقد أن طبيعة الاتصالات بالألياف الضوئية قد تكون قادرة على نقل سعة كبيرة من المعلومات لمسافات طويلة، في جميع أنحاء العالم. ولجعل ذلك حقيقة واقعة، كان التركيز على إنشاء ليزر أحادي الوضع الديناميكي (DSM laser) (الشكل 2) والذي يتمتع بالخصائص الثلاث التالية:
(1) تعمل على نطاق طول موجي يسبب أدنى حد من الخسارة داخل الألياف الضوئية للسماح بالانتقال لمسافات طويلة (تم اكتشاف أن 1.5 ميكرومتر هو نطاق الطول الموجي المثالي أثناء مسار البحث التالي)؛
(2) يعمل بشكل مستقر عند طول موجي واحد للتغلب على مشكلة انخفاض سعة الإرسال بسبب التشتت على ثابت الانتشار في الألياف الضوئية أحادية الوضع؛ و
(3) يسمح بضبط الطول الموجي للتكيف مع الاتصال بأطوال موجية متعددة.
أولاً، في الفترة من 1972 إلى 1974، اقترح سويماتسو وتلميذه مرنانًا أحادي الوضع يتكون من موجه معامل انكسار للوضع العرضي، وعاكسين موزعين متصلين معًا بإزاحة طورية بأعداد فردية من نصف π لعملية الوضع الأحادي المحوري (الشكل 2). وفي الوقت نفسه، كان سويماتسو رائدًا في مجال المواد اللازمة لبلورة مختلطة من GaInAsP/InP لليزر أشباه الموصلات الذي يعمل في نطاق طول موجي يبلغ 1.5 ميكرومتر - مما يتسبب في الحد الأدنى من الخسارة داخل الألياف الضوئية كما اقترح دونالد أ. كيك وآخرون في عام 1973 - ويعمل باستمرار في درجة حرارة الغرفة، في يوليو 1979. وبعد هذه الإنجازات الأولية، نجح سويماتسو وزملاؤه في إنشاء ليزر متكامل مع عاكسات موزعة مدمجة باستخدام مادة في نطاق 1.5 ميكرومتر. في أكتوبر 1980، قام سويماتسو وطلابه ببناء ليزر أحادي النمط ديناميكي يعمل بثبات في وضع واحد حتى في ظل التعديل المباشر السريع (الشكل 3 والشكل 4)، ويعمل باستمرار في درجة حرارة الغرفة. ظل هذا الليزر في وضع تشغيل مستقر حتى عندما تغيرت درجة الحرارة بحيث يمكن ضبط الطول الموجي حرارياً ضمن نطاق 1.5 ميكرومتر. وبالتالي، وُلد الليزر أحادي النمط الديناميكي القابل للضبط الحراري وحفز تطوير نظام ألياف عالي السرعة 1.5 ميكرومتر، كما ورد في ميدالية فالديمار بولسن الذهبية لعام 1983، والتاريخ الدنماركي للاتصالات الضوئية، وجائزة ديفيد سارنوف لعام 1986. تم التحقيق في سلوكه الطيفي بعمق لتحقيق التشغيل الكامل أحادي النمط. وفي الوقت نفسه، تقدم البحث والتطوير في الصناعات في مجالات مثل الألياف الضوئية والدوائر الضوئية والأجهزة الضوئية ومخططات التعديل وهياكل النظام. لقد أصبح تحقيق الليزر الديناميكي أحادي الوضع دافعًا لتطوير الاتصالات عبر الألياف الضوئية عالية السعة وطويلة المدى، وبدأ تطبيقه تجاريًا في نهاية الثمانينيات.
ليزر التغذية الراجعة الموزعة لتغيير الطور
ومن بين هذه التقنيات، فإن ليزر التغذية الراجعة الموزعة بإزاحة الطور (DFB) الذي اقترحه سويماتسو وطلابه في عام 1974 وأظهره مع كازوهيتو فورويا في نوفمبر 1983 (الشكل 5) هو ليزر أحادي النمط ديناميكي قابل للضبط الحراري وكان له معدل إنتاج مرتفع، كما ورد في جائزة Electronics Letter Premium لعام 1985، IEE، المملكة المتحدة. ومنذ بداية التسعينيات، تم استخدامه بشكل ثابت وعلى نطاق واسع تجاريًا كليزر قياسي للاستخدام لمسافات طويلة، كما حصل على جائزة C&C لعام 1994. وغالبًا ما تُستخدم مجموعة الليزر لتغطية مناطق ذات أطوال موجية واسعة (الشكل 6).
ليزر قابل لضبط الطول الموجي
من ناحية أخرى، فإن الليزر الديناميكي أحادي الوضع القابل للضبط كهربائيًا، والذي سيكون هدفًا لليزر الديناميكي أحادي الوضع، هو ما يسمى بالليزر القابل للضبط حسب الطول الموجي الذي اقترحه سويماتسو وطلابه في عام 1980 (الشكل 7) وتم عرضه في عام 1983. لاحقًا، تمت زيادة نطاق الطول الموجي للضبط من خلال تقديم عاكسات موزعة ذات درجات متعددة من الشبكات بواسطة يويتشي توهموري ويوهزو يوشيكوني ولاري كولدرين. يعد الليزر الديناميكي أحادي الوضع القابل للضبط كهربائيًا مهمًا بشكل خاص لأنه يمكن ضبطه بدقة ويمكن أيضًا دمجه بشكل متجانس مع الأجهزة الفوتونية الأخرى التي تحتاج إلى الضبط الحراري المحدد بشكل منفصل في شكل PICs (الدوائر المتكاملة الفوتونية). كان حوالي عام 2004، من خلال جهود المشاركين، أن تم تطوير هذا الليزر القابل للضبط حسب الطول الموجي واستخدامه تجاريًا في أنظمة الإرسال المتعدد بتقسيم الطول الموجي الكثيف (D-WDM) والأنظمة المتماسكة البصرية. تم استخدامه بشكل جدي حوالي عام 2010.
المساهمة الاجتماعية من خلال البحث
تستخدم اتصالات الألياف الضوئية عالية السعة وطويلة المدى في نطاق الطول الموجي الأقل خسارة والذي يبلغ 1.5 ميكرومتر أشعة الليزر الديناميكية أحادية الوضع (DSM)، مثل أشعة الليزر ذات التغذية الراجعة الموزعة بتحول الطور وأشعة الليزر القابلة للضبط حسب الطول الموجي، كمصدر للضوء، وقد تقدمت جنبًا إلى جنب مع البحث والتطوير للألياف الضوئية والأجهزة البصرية ومخططات التعديل وما شابه ذلك. تم تطبيق أشعة الليزر ذات التغذية الراجعة الموزعة بتحول الطور التي طورها هذا البحث تجاريًا لمسافات طويلة - لأنظمة الجذع البرية (1987) وللكابلات البحرية بين القارات (1992) (الشكل 8) - وتستمر في دعم تقدم الإنترنت حتى يومنا هذا. في وقت لاحق، منذ حوالي عام 2004، يتم استخدام أشعة الليزر القابلة للضبط حسب الطول الموجي كمصدر للضوء لتطوير أنظمة الإرسال المتعدد بتقسيم الطول الموجي الكثيف (D-WDM) وأنظمة الألياف البصرية المتماسكة لمخططات التعديل متعددة المستويات. تشكل اتصالات الألياف الضوئية شبكة اتصالات عالية الكثافة تدور حول العالم عشرات الآلاف من المرات وتُستخدم أيضًا في تطبيقات مثل شبكات الإيثرنت متوسطة المسافة. بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم ليزرات DSM [7] في نطاق 1.5 ميكرومتر للخطوط الضوئية من مركز التبادل إلى المنزل في FTTH. يمثل أداء نقل الألياف منتجًا ثانويًا لسعة النقل، وقد زادت المسافة سنويًا بشكل كبير، كما هو موضح في الشكل 9. وبهذه الطرق، وصلت قدرة الألياف الضوئية على نقل المعلومات إلى عدة مئات الآلاف من المرات مثل الكابلات المحورية التي سبقتها وخفضت بشكل كبير تكلفة نقل المعلومات. وانعكاسًا لذلك، شهد منتصف التسعينيات ظهور صناعة الشبكات مثل Yahoo وGoogle وRakuten واحدة تلو الأخرى. لقد تقدمت اتصالات الألياف الضوئية وتطور الإنترنت، وأصبح النقل الفوري لكمية كبيرة من المعرفة حدثًا يوميًا. في عام 2018، بلغ عدد سكان الإنترنت 39 مليارًا، أي 52٪ من سكان العالم. في عصر الاتصالات الكهربائية في ستينيات القرن العشرين، كانت كميات ضخمة من البيانات، مثل الوثائق التي تعتمد عليها الحضارة، تتداول ببطء في أشكال مثل الكتب. وعلى النقيض من ذلك، سمح انتشار الاتصالات عبر الألياف الضوئية عالية السعة وطويلة المدى باستخدام المعلومات الضخمة مثل الكتب بشكل تفاعلي في لحظة. وساهمت أبحاث الاتصالات عبر الألياف الضوئية في الانتقال السريع إلى حضارة قائمة على تكنولوجيا المعلومات والاتصالات.
مراجع
- ^ abcdefghijkl مؤسسة جائزة اليابان: الدكتور ياسوهارو سويماتسو. مؤرخة عام 2014، نسخة أرشيفية على archive.org
- ^ من IEEE James H. Mulligan, Jr. Education Medal Recipients، نسخة مؤرشفة على archive.org
- ^ abcdef ناكاتا، ي.؛ أسادا، م.؛ سويماتسو، ي. (سبتمبر 1986). "تحليل جهاز ثلاثي القطب لنقل الإلكترون الرنيني الجديد باستخدام شبكة فائقة عازلة معدنية للاستجابة عالية السرعة". مجلة IEEE للإلكترونيات الكمومية . QE-22 (9): 1880–1886. رمز Bibcode : 1986IJQE...22.1880N. doi : 10.1109/JQE.1986.1073178.
- ^ يوشيهيسا ياماموتو: السيرة الذاتية. مؤرخة يناير 2005. الأصل في stanford.edu محفوظ في 18 يوليو 2010، على موقع Wayback Machine ،
- ^ جامعة كوتشي للتكنولوجيا: تهنئة الأستاذ الفخري ياسوهارو سويماتسو على فوزه بجائزة اليابان. بتاريخ 31 يناير 2014، نسخة أرشيفية على archive.org
- ^ مؤسسة جائزة اليابان: أبحاث رائدة في مجال الليزر شبه الموصل للاتصالات عالية السعة وطويلة المدى عبر الألياف الضوئية، نسخة مؤرشفة على archive.org
- ^ سويماتسو، ياسوهارو (2014-03-15). "ليزر أحادي النمط ديناميكي" . مجلة تكنولوجيا الموجات الضوئية . 32 (6): 1144-1158. رمز Bibcode :2014JLwT...32.1144S. doi :10.1109/JLT.2013.2293817. S2CID 31634729.
