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May 31, 2023

광섬유를 전 세계로 확장할 수 있는 발명

1985년의 수많은 큰 이야기들이 빛을 발하는 순간을 맞이했지만 지금은 거의 잊혀졌습니다. New Coke, "We Are the World", 데스크탑 출판의 부상 등이 있습니다. 하지만 당시에 알려지지 않은 발명품 중 하나는

1985년의 수많은 큰 이야기들이 빛을 발하는 순간을 맞이했지만 지금은 거의 잊혀졌습니다. New Coke, "We Are the World", 데스크탑 출판의 부상 등이 있습니다. 그러나 그해에 당시에 발명된 한 가지 모호한 발명품은 오랫동안 거품이 많은 헤드라인을 가리고 있었습니다. 왜냐하면 그것이 현대 인터넷을 하나로 묶는 통신 인프라의 적지 않은 부분을 구성하고 있기 때문입니다. 1985년 당시 대학원생인 Robert Mears는 화학적으로 변형된 광섬유를 통과하는 신호를 증폭하기 위해 레이저 에너지를 사용하는 장치인 EDFA(에르븀 첨가 광섬유 증폭기)를 처음으로 설명했습니다. EDFA를 사용하면 전자 비트로 디코딩할 필요 없이 광 신호가 대륙 횡단 거리를 커버할 수 있습니다. 또한 통신 사업자는 초당 테라비트의 신호를 개별 해저 광섬유에 담을 수 있습니다. 그것이 없다면 장거리 통신은 제한적이고 비용이 많이 들 것입니다. Mears는 IEEE의 Electronics Lettersjournal에 게재된 1985년 논문에서 이 성과를 발표했습니다. (현재 Mears는 실리콘 성능 향상 회사인 Atomera의 CTO이자 창립자입니다.) IEEE Spectrum과의 교환에서 Mears는 1985년 논문의 영향과 이것이 실리콘 결정 성장을 화학적으로 수정하여 다음과 같은 현재 작업으로 이어진 방법에 대해 논의했습니다. 트랜지스터 기능과 신뢰성을 향상시킵니다.

IEEE Spectrum: 이 논문은 무엇에 관한 것이며, 왜 그렇게 영향력이 있다고 생각하시나요?

로버트 미어스 : 이 논문은 에르븀 첨가 광섬유 증폭기의 광 이득에 대한 최초의 시연을 설명합니다. 논문에서 나는 수 밀리와트 범위의 실제 입력 레이저 펌프 출력을 사용하여 당시 새로운 통신 파장인 1.5마이크로미터에서 30데시벨의 광 증폭이 가능하다는 것을 입증했습니다. 오늘날 이 증폭기는 간단히 에르븀 첨가 광섬유 증폭기(EDFA)로 알려져 있습니다.

"[에르븀 첨가 광섬유 증폭기]는 광섬유 전송을 변화시켜 광대역 인터넷을 가능하게 했습니다."—로버트 미어스(Atomera CTO)

EDFA가 발명되고 시연되기 전에 대서양 횡단 통신 케이블은 초당 140메가비트로 작동했으며 수십 킬로미터마다 광 신호를 전자 신호로 변환하고 다시 되돌리는 시스템인 해저 전자 중계기가 필요했습니다. 신호를 광학적으로 유지함으로써 여러 파장 반송파를 동시에 증폭하여 대역폭을 3배 이상 늘릴 수 있습니다. 더욱이 신호는 수천 킬로미터에 달하는 대륙 간 거리에서도 광학적으로 유지됩니다.

Robert Mears는 인터넷 백본 통신의 글로벌 표준이 될 논문을 출판할 당시 대학원생이었습니다.Atomera

EDFA는 광인터넷의 핵심이었으며 단거리 광분배 네트워크 및 파장 스위치에 대한 실질적인 광 증폭을 가능하게 했습니다.

이 논문을 집필할 당시 해당 분야의 중요한 문제와 이 특정 연구에 집중하게 된 이유를 설명할 수 있습니까?

미어스: 당시 광통신 업계에서는 전자 중계기를 요구하기 전에 광 신호 전송 거리를 늘리려는 노력이 있었습니다. 원적외선 전송(밀도 변동으로 인한 배경 감쇠는 더 긴 파장에서 훨씬 적음)으로 전환하고 정교한 일관성 통신 기술을 사용하여 중계기 간격을 약 200km로 확장하여 중계기가 섬에 기반을 두는 것이 아니라 육상 기반이 될 수 있기를 바랐습니다. 잠수함보다

그럼에도 불구하고 그러한 전송은 전자 중계기의 제한을 받았을 것입니다. 아마도 최대 몇 기가헤르츠일 것입니다.

대조적으로, 오늘날에는 EDFA 덕분에 신호가 수천 킬로미터에 달하는 대륙 간 거리에 걸쳐 광학적으로 유지되며 단일 증폭 광섬유의 대역폭은 1테라헤르츠를 초과합니다.

이 작업이 귀하의 지역사회에 어떤 영향을 미칠지 당시에 알고 계셨나요? 처음에 어떻게 받았나요?