Nutzung der Physik zur Energiegewinnung aus Ballaststoffen

Die Ingenieurphysikerin Christine Tremblay spricht mit Joe McEntee über die Freuden einer Karriere, die sie damit verbracht hat, Glasfasernetze billiger, intelligenter und widerstandsfähiger zu machen und so den Weg für Telekommunikationsunternehmen zu ebnen, Sprach-, Daten- und Videoströme jederzeit durch hauchdünne Glasstränge zu senden -steigende Bitraten

Für einige Nachwuchswissenschaftler ist die Zukunft ein vorherbestimmter Weg, der in den Sternen steht; Für andere scheint die Zukunft genauso wahrscheinlich auf der Rückseite eines Lebensmittelgeschäftsbelegs zu finden. Nehmen wir Christine Tremblay, die Anfang der 1980er Jahre gerade das erste Jahr ihres Bachelor-Studiums in technischer Physik an der Université Laval in Quebec City abgeschlossen hatte und bereit für einen Sommerjob bei der kanadischen Post war. Da traf sie im örtlichen Supermarkt auf einen ihrer Dozenten.

Als Tremblays angehender Berufsberater von ihren Plänen erfuhr, kritzelte er eine alternative Option auf die Rückseite seines Kassenzettels und gab die Kontaktdaten von zwei Professoren an, die in den Sommerferien wahrscheinlich einen wissenschaftlichen Mitarbeiter brauchten. Die Neugier war geweckt, Tremblay ging zur Physikabteilung, klopfte an ein paar Türen und ergatterte ein dreimonatiges Praktikum am Center for Optics, Photonics and Lasers (COPL) in Laval.

Dort arbeitete sie an einem Prototyp einer laserbasierten Fingerabdruckerkennung und baute ein ziemlich traurig aussehendes – tatsächlich völlig zerlegtes – CO2-Lasersystem wieder auf. „Ich habe diesen Sommer geliebt – die Atmosphäre in der Abteilung war fantastisch“, erinnert sich Tremblay. „Ich war so ziemlich der Neuling in der Stadt und arbeitete mit all diesen talentierten Doktoranden zusammen, aber ich habe eine Macher-Mentalität und wollte unbedingt von ihnen allen lernen.“

Tremblay blickte nie zurück. Auf ihr Ingenieurphysik-Studium folgte ein Master-Abschluss in integrierter Optik und ein Doktortitel in Optoelektronik. Anschließend sammelte sie 14 Jahre lang Fachwissen und angewandtes Know-how bei Kanadas führenden Unternehmen für Glasfasertechnologie. Dazu gehörten INO (ein privates Forschungszentrum, das sich auf Optik- und Photonik-Innovationen für Industriepartner konzentriert); Nortel (damals einer der größten Hersteller von Netzwerkausrüstung in der Telekommunikationsbranche); EXFO (ein spezialisierter Anbieter von faseroptischen Prüf- und Messgeräten); und Roctest (das faseroptische Sensoren und Messkits für geotechnische Anwendungen entwickelt).

Dieses detaillierte Verständnis, das in den Bausteinen des Glasfaser-Kommunikationsnetzwerks verwurzelt ist – insbesondere in den Lasersendern, optischen Verstärkern, Schaltern, Empfängern und Fasern, die der Datenübertragung mit hoher Bandbreite zugrunde liegen – hat Tremblays spätere akademische Forschungskarriere an der École de informiert und bereichert technologie supérieure (ÉTS) in Montreal in den letzten 18 Jahren. „Es hilft Ihnen, reale Lösungen für das Netzwerk zu entwerfen, wenn Sie wissen, was die optischen Komponenten leisten können und wo ihre Grenzen in Bezug auf Leistung und Optimierung liegen“, erklärt sie.

Für Tremblay besteht ein großer Reiz des optischen Kommunikationssektors in der Möglichkeit, mit Menschen aus einem breiten Spektrum von Disziplinen zusammenzuarbeiten, beispielsweise mit Elektroingenieuren, Physikern, Mathematikern, Komponentenintegratoren, Informatikern und neuerdings auch mit Spezialisten für maschinelles Lernen . Es gibt auch viele Kooperationen zwischen Wissenschaft und Industrie, wobei der Schwerpunkt stark auf der Zusammenarbeit mit den Forschungs- und Entwicklungsteams der Gerätehersteller (sowie mit Marketing- und Geschäftsentwicklungsteams) liegt, um bahnbrechende Forschungsergebnisse in netzwerkfähige Technologien und Anwendungen umzusetzen und zu kommerzialisieren.

„Mein Forschungs- und Entwicklungsweg hat es mir ermöglicht, in einem breiten und sich noch entwickelnden Bereich der Physik und Technik zu arbeiten“, sagt Tremblay. „Es hilft natürlich, dass ich von Natur aus neugierig bin – jemand, der gerne neue Wege beschreitet, um neue Forschungsrichtungen zu verfolgen. Wenn man aufgeschlossen und bereit ist, sich mit Partnern zu vernetzen und mit ihnen zusammenzuarbeiten, ergeben sich alle möglichen Möglichkeiten.“ an interessanten eigenen Problemen arbeiten.“

Dieser F&E-Fokus und die Vielfalt der Ansätze spiegeln sich in Tremblays ÉTS-Forschungsgruppe wider, die ihrer Meinung nach ein „multidisziplinärer Schmelztiegel“ ist, der aus zwei Postdoktoranden, drei Doktoranden und weiteren zehn Teammitgliedern (hauptsächlich MSc/MEng-Studenten und Forschungsassistenten) besteht. Bezeichnenderweise zählte Tremblays Gruppe angesichts des langfristigen Ungleichgewichts zwischen den Geschlechtern in den Disziplinen der Telekommunikationstechnik in den letzten fünf Jahren mehr Frauen als Männer – und sie gibt zu, „sehr stolz darauf zu sein, eine so talentierte Mischung aus angewandten Wissenschaftlern und Ingenieuren in meiner Gruppe zu haben“. Team".

Über ihre breit angelegten Forschungsinteressen hinaus liegt Tremblay auch eine Leidenschaft für berufliche Weiterentwicklung und Bildung zugrunde. Insbesondere hat sie viel dazu beigetragen, die nächste Generation von Kommunikationsingenieuren auszubilden, um die Installation, Prüfung und Wartung von optischen Hochgeschwindigkeitsnetzen zu unterstützen – vor allem durch eine langjährige Zusammenarbeit mit der Flaggschiff-Jahreskonferenz der Optical Fiber Communication (OFC) der Optical Society .

Zusammen mit Branchenkollegen war Tremblay akademischer Co-Dozent für zwei vielbeachtete Weiterbildungskurse am OFC: einen über die Charakterisierung und Prüfung von Glasfasern in Fern- und Stadtnetzen; das andere über polarisationsbezogene Messungen in Glasfasernetzen. „Es handelte sich um praxisorientierte Workshops, die sich an ein gemischtes Publikum aus Forschungsstudenten, angehenden Ingenieuren und erfahrenen Fachleuten aus den Bereichen Telekommunikation und Photonik aus der ganzen Welt richteten“, erklärt sie.

Entscheidend ist, dass die gesamte von den Teilnehmern verwendete optische Ausrüstung kostenlos von verschiedenen Test- und Messunternehmen ausgeliehen wurde, wobei Tremblay im Voraus alles tun musste, um Gefälligkeiten von Leuten wie ihrem ehemaligen Arbeitgeber EXFO einzufordern. Angesichts des interaktiven Charakters der Schulung geht Tremblay davon aus, dass sie von den Delegierten genauso viel gelernt hat, wie diese wahrscheinlich von den Ausbildern mitgenommen haben, und auch einige dauerhafte Kontakte geknüpft hat. „Ich war sehr froh und stolz, zum OFC-Programm zur beruflichen Weiterentwicklung beitragen zu dürfen“, bemerkt sie. „Obwohl es zusätzlich zu meinen ÉTS-Forschungsaktivitäten ein nicht unerheblicher Mehraufwand war, hat es großen Spaß gemacht und war gleichermaßen unglaublich lohnend.“

Heute ist Tremblay ordentlicher Professor in der Abteilung für Elektrotechnik des ÉTS sowie Gründungsforscher und Leiter des Network Technology Lab des Instituts. Dieses fortschrittliche Testfeld für Glasfaserschichten, das in den letzten zehn Jahren und mehr zusammen mit dem Telekommunikationsgerätehersteller Ciena entwickelt wurde, umfasst 2500 km verschiedener Glasfasertypen, die eine Reihe optischer Hochgeschwindigkeitsübertragungssysteme verbinden. Zu ihren aktuellen Forschungs- und Entwicklungspartnern gehören neben Ciena die Technische Universität Chalmers in Schweden, die französische Ingenieurschule Télécom SudParis und der kanadische Telekommunikationsdienstleister TELUS.

Daher umfasst Tremblays Forschungsprogramm mehrere breite Interessengebiete. Es umfasst beispielsweise „intelligente optische Netzwerke“, in denen maschinelles Lernen zur Vorhersage der Übertragungsqualität in Glasfasersystemen eingesetzt wird, sowie die Leistungsüberwachung installierter Netzwerke (einschließlich Vorhersagemethoden für Verschlechterung und Ausfall über mehrere Glasfaseranlagen hinweg). Bereitstellungen zur Information über technische Upgrades). Tremblays Gruppe arbeitet auch an „filterlosen“ optischen Netzwerkarchitekturen (basierend auf kostengünstigen passiven optischen Routing-Technologien) sowie an der Modellierung photonischer Geräte und Polarisationsmessungen für Sensoranwendungen in Telekommunikationsnetzwerken.

Eine weitere neue Chance ist die Quantenkommunikation. „Quantum ist für uns derzeit weitgehend ein Ziel, obwohl wir bereits mit relevanten Experten in Kanada sprechen“, sagt Tremblay. Wenn jedoch eine Finanzierung erfolgt, plant ihr Team, die Leistung einer sicheren Quantenschlüsselverteilung über große Entfernungen über ein klassisches optisches Netzwerk mithilfe technischer quantenverschränkter photonischer Technologien zu optimieren.

Abgesehen von den Forschungswegen ist Tremblays Kernbotschaft für die heutigen Nachwuchsphysiker dieselben wie vor 40 Jahren, damals in diesem Lebensmittelladen in Quebec City. „Folgen Sie Ihrem Instinkt und seien Sie neugierig“, schließt sie. „Ebenso wichtig ist es, wachsam zu sein, damit man neue Chancen auch nutzen kann.“