Yasuharu Suematsu (末松 安晴, Suematsu Yasuharu ) (nacido en 1932) es un investigador y educador en tecnología de comunicación óptica. Su investigación ha incluido el desarrollo de láseres semiconductores dinámicos de modo único para actuación y el desarrollo de tecnología de comunicaciones de fibra óptica de larga distancia y alta capacidad.
Yasuharu Suematsu nació el 22 de septiembre de 1932 en Gifu, Japón. [3] Recibió su licenciatura (1955) y su doctorado. (1960) del Instituto de Tecnología de Tokio . [1] [3] Posteriormente, se unió a la facultad del Instituto de Tecnología de Tokio como profesor y se convirtió en su presidente en 1989. [1] Posteriormente también ocupó el cargo de primer [5] presidente de la recién fundada Universidad de Kochi de Tecnología y posteriormente se convirtió en Director General [1] del Instituto Nacional de Informática . En 1993, fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ingeniería por sus contribuciones a la comprensión y el desarrollo de fibras ópticas, láseres semiconductores de alto rendimiento y optoelectrónica integrada. [ cita necesaria ]
Es autor de al menos 19 libros y más de 260 artículos científicos. [2]
El profesor Suematsu es mejor conocido por sus contribuciones al desarrollo de las comunicaciones por fibra óptica . Desarrolló láseres semiconductores que, incluso bajo modulación de alta velocidad, producen luz en una longitud de onda estable que coincide con la región de longitud de onda donde las pérdidas ópticas de las fibras alcanzan su mínimo. [6]
La primera demostración de comunicación por fibra óptica la realizaron Suematsu y sus estudiantes el 26 de mayo de 1963, con motivo de la jornada de puertas abiertas del Instituto de Tecnología de Tokio (Fig.1).
La fuente de luz era un láser de gas de helio-neón, el modulador era un modulador hecho a mano mediante el uso de cristal ADP, se aplicaba un voltaje de señal de voz de 1.200 voltios, para la rotación de polarización en respuesta a la señal de voz, el haz óptico de fibra de vidrio para el medio de transmisión. y el tubo fotomultiplicador del detector. El ADP original reservado en el desecador, así como la réplica de ese experimento, restaurada en 2008-7 como se muestra en la figura 1, se registraron como Patrimonio Tecnológico del Futuro en el Museo Nacional de Ciencias de Japón en 2019.
La luz es la frecuencia más alta de ondas electromagnéticas que los humanos pueden controlar. Supera a las ondas de radio por un amplio margen en la transmisión de una gran capacidad de información. Se llevaron a cabo investigaciones sobre comunicaciones ópticas en Estados Unidos, Japón e Inglaterra. Por la naturaleza de la comunicación por fibra óptica se pensaba que posiblemente sería capaz de transmitir una gran capacidad de información a larga distancia, en todo el mundo. Para hacerlo realidad, la atención se centró en crear un láser monomodo dinámico (láser DSM) (Fig.2) que tenga las siguientes tres características:
(1) opera en una banda de longitud de onda que causa una pérdida mínima dentro de la fibra óptica para permitir la transmisión a larga distancia (se descubrió que 1,5 micrómetros era la banda de longitud de onda ideal durante el curso de la siguiente investigación);
(2) funciona de manera estable a una única longitud de onda para superar el problema de la reducción de la capacidad de transmisión debido a la dispersión de la constante de propagación en la fibra óptica monomodo; y
(3) permite sintonizar la longitud de onda para adaptarse a la comunicación en múltiples longitudes de onda.
Primero, en 1972-1974, Suematsu y su alumno propusieron un resonador monomodo que consistiría en una guía de ondas de índice de refracción para el modo transversal y dos reflectores distribuidos unidos con un desplazamiento de fase de números impares de medio π para el modo axial simple. modo de funcionamiento (Fig.2) . Mientras tanto, Suematsu fue pionero en materiales para un cristal mixto de GaInAsP/InP para un láser semiconductor que funcionaría en una banda de longitud de onda de 1,5 micrómetros, lo que causa una pérdida mínima dentro de la fibra óptica, como Donald A. Keck et al. sugerido en 1973, y funciona continuamente a temperatura ambiente, en julio de 1979. Después de estos logros preliminares, Suematsu y sus compañeros de trabajo lograron crear un láser integrado con reflectores distribuidos incorporados utilizando un material en la banda de 1,5 micrómetros. En octubre de 1980, Suematsu y sus estudiantes construyeron un láser dinámico monomodo que opera de manera estable en un solo modo incluso bajo modulación directa rápida (Fig.3 y Fig.4), y opera continuamente a temperatura ambiente. Este láser permaneció en modo de funcionamiento estable incluso cuando se cambió la temperatura para que la longitud de onda pudiera sintonizarse térmicamente dentro de la banda de 1,5 micrómetros. Así nació el láser monomodo dinámico termosintonizable y se impulsó a desarrollar un sistema de fibra de alta velocidad de 1,5 micrómetros, como se cita en la Medalla de Oro Valdemar Poulsen de 1983, la historia danesa de las comunicaciones ópticas y el premio David de 1986. Premio Sarnoff. Su comportamiento espectral se investigó en profundidad para lograr un funcionamiento monomodo completo. Mientras tanto, la investigación y el desarrollo progresaron en industrias en áreas como fibras ópticas, circuitos ópticos, dispositivos ópticos, esquemas de modulación y estructuras de sistemas. La actualización del láser dinámico monomodo impulsó el desarrollo de comunicaciones por fibra óptica de alta capacidad y larga distancia, y su aplicación comercial comenzó a finales de los años 1980.
Entre estos, el láser de retroalimentación distribuida por cambio de fase (DFB) que Suematsu y sus estudiantes propusieron en 1974 y demostraron con Kazuhito Furuya en noviembre de 1983 (Fig.5) es un láser monomodo dinámico termo-sintonizable que tenía una alta tasa de rendimiento de producción, según lo citado en el premio Electronics Letter Premium Award de 1985, IEE, Reino Unido. Desde principios de la década de 1990, se había utilizado comercialmente de forma constante y amplia como láser estándar para uso a larga distancia, como se le otorgó el Premio C&C de 1994. A menudo, se utiliza una matriz de láser para cubrir regiones de longitud de onda amplia (Fig.6).
Por otro lado, el láser monomodo dinámico electro-sintonizable, que sería el objetivo del láser monomodo dinámico, es el llamado láser sintonizable de longitud de onda propuesto por Suematsu y sus estudiantes en 1980 (Fig. 7) y demostrado en 1983. Posteriormente, el rango de longitud de onda de sintonización se incrementó mediante la introducción de reflectores distribuidos con tonos de rejilla múltiple por parte de Yuichi Tohmori, Yuhzou Yoshikuni y Larry Coldren. El láser monomodo dinámico electro-sintonizable es especialmente importante porque podría ser finamente sintonizable y también monolíticamente integrable junto con otros dispositivos fotónicos que necesitan el ajuste térmico específico por separado en forma de PIC (circuitos integrados fotónicos). Fue alrededor de 2004, gracias a los esfuerzos de los involucrados, que este láser sintonizable de longitud de onda se desarrolló y utilizó comercialmente en sistemas de multiplexación por división de longitud de onda densa (D-WDM) y sistemas ópticos coherentes. Se utilizó en serio alrededor de 2010.
Las comunicaciones de fibra óptica de alta capacidad y larga distancia en la banda de longitud de onda de pérdida más baja de 1,5 micrómetros utilizan láseres dinámicos monomodo (láseres DSM), como láseres de retroalimentación distribuida por cambio de fase y láseres sintonizables de longitud de onda, como fuentes de luz, y han progresado a lo largo de con investigación y desarrollo de fibra óptica, dispositivos ópticos, esquemas de modulación y similares. Los láseres de retroalimentación distribuida por cambio de fase desarrollados mediante esta investigación se han aplicado comercialmente a largas distancias (para sistemas troncales terrestres (1987) y para cables submarinos intercontinentales (1992) (Fig. 8) y continúan apoyando el progreso de Internet hasta el día de hoy. . Posteriormente, aproximadamente desde 2004, los láseres sintonizables de longitud de onda se utilizan como fuente de luz para avanzar en sistemas de multiplexación por división de longitud de onda densa (D-WDM) y sistemas de fibra óptica coherente para esquemas de modulación multinivel. Las comunicaciones por fibra óptica constituyen una red de comunicaciones muy densa que da la vuelta al mundo decenas de miles de veces y también se utilizan en aplicaciones como Ethernet de media distancia. Además, los láseres DSM [7] en la banda de 1,5 micrómetros se utilizan para líneas ópticas desde el centro de intercambio hasta el hogar en FTTH. El rendimiento de transmisión de la fibra representa un subproducto de la capacidad de transmisión y la distancia ha aumentado exponencialmente anualmente, como se muestra en la Fig. 9. De esta manera, la capacidad de transmisión de información de la fibra óptica ha alcanzado varios cientos de miles de veces más que los cables coaxiales que los preceden y ha reducido significativamente el costo de transmisión de la información. Como reflejo de esto, a mediados de la década de 1990 aparecieron, una tras otra, industrias de redes como Yahoo, Google y Rakuten. Las comunicaciones por fibra óptica han progresado y Internet se ha desarrollado, y la transmisión instantánea de un gran volumen de conocimientos es hoy un hecho cotidiano. En 2018, la población de Internet alcanzó los 39 mil millones, el 52% de la población mundial. En la era de las comunicaciones eléctricas de la década de 1960, grandes volúmenes de datos, como documentos de los que depende la civilización, circulaban lentamente en formatos como libros. Por el contrario, la proliferación de comunicaciones de fibra óptica de alta capacidad y larga distancia ha permitido que grandes volúmenes de información, como libros, se utilicen de forma interactiva en un instante. La investigación de las comunicaciones por fibra óptica contribuyó a la rápida transición hacia una civilización basada en las tecnologías de la información y las comunicaciones.
