6 октября Королевская шведская академия наук объявила имена лауреатов Нобелевской премии по физике 2009 года. Ими оказались разработчик оптических систем передачи данных Чарльз Као, работающий в Великобритании и Китае, и американцы Виллард Бойл и Джордж Смит, которые изобрели оптические полупроводниковые сенсоры, известные как CCD-матрицы фотоаппаратов.
Как отмечают эксперты, главная заслуга Као в том, что он доказал возможность передачи информации через оптические волокна. Попытки пересылать данные с более высокой скоростью, чем по радиосвязи, стали активно предприниматься исследователями сразу же после изобретения лазеров (источников когерентного оптического излучения).
«Использование оптического излучения в качестве несущего позволяет передавать информацию со скоростью в 10 тыс. раз более высокой, чем радиосвязь», − рассказал газете ВЗГЛЯД директор Научного центра волоконной оптики РАН академик РАН Евгений Дианов.
После появления лазеров первые эксперименты были посвящены попыткам передать информацию через свободную атмосферу. В частности, между Московским государственным университетом и одним из высотных зданий на Зубовской площади была выделена даже специальная линия.
«Но очень скоро эксперименты показали, что открытая атмосфера – далеко не идеальная передающая среда. Она рассеивает и поглощает свет в особенности, когда идет дождь или снег. Тогда возникла идея передавать информацию через волоконные световоды − тонкие стеклянные нити», − рассказывает Дианов.
Однако и эта попытка не увенчалась успехом: световоды имели огромные оптические потери. На расстоянии всего лишь одного метра свет ослаблялся в них почти вдвое.
«Ни о каких длинных линиях связи не могло быть и речи. Казалось бы, дело зашло в тупик. Перспектива использовать оптическое излучение для передачи огромных массивов информации в отсутствие необходимой среды оказалась под вопросом», − отмечает академик.
Как раз в это время Чарльз Као занялся исследованием стекол. После детального изучения материалов он пришел к выводу, что большие оптические потери связаны не со свойством стекол как таковых, а с недостаточно хорошей технологией и с большими примесями в этих стеклах.
Если улучшить технологию, то можно получить очень низкие оптические потери, менее 20 дБ/км, заявил Као. Это открытие и сыграло колоссальную роль в научном мире.
«Многие исследователи, ободренные таким вот прогнозом, стали интенсивно работать в этом направлении. Прошло всего несколько лет, и фирма Corning Glass реализовала световоды из стекла с потерями меньше 20 дБ/км», − рассказал Дианов.
Началось бурное развитие волоконно-оптической связи, и сейчас все континенты земли связаны между собой подводными волоконно-оптическими линиями связи, которые передают информацию с огромной скоростью, порядка 1 Терабита в секунду.
«Интернет, изменивший мир, стал возможным только благодаря волоконным световодам. По ним идут огромные потоки информации. Более того, за рубежом световоды стали появляться и в обычных домах, обеспечивая очень высокую связь с Интернетом. Все эти достижения – заслуга Чарльза Као», − заключил директор Научного центра волоконной оптики РАН.
Двое других лауреатов Нобелевской премии по физике – Виллард Бойл и Джордж Смит − являются изобретателями так называемого прибора с зарядовой связью (ПЗС). Принцип его действия состоит в считывании электрического потенциала методом сдвига заряда от элемента к элементу, передает «Википедия».
Прибор, состоящий из соединений кремния, позволял получать зависимость заряда от освещенности. В результате ПЗС-матрица быстро стала новым приемником света вместо фотопластинок, фотопленок и фотобумаги. К 1989 году ПЗС-матрицы применялись уже почти в 97% всех телекамер. А чуть позже благодаря разработкам Бойла и Смита место пленочных фотоаппаратов заняли цифровые.