مخابرات نوری زیر آب/ محصولی که با جایزه مصطفی (ص) جهانی شد

به گزارش خبرنگار دانش و فناوری خبرگزاری دانشجو؛ بهره‌گیری از نور به عنوان بستری برای انتقال اطلاعات، تاریخی طولانی و پرفراز و نشیب دارد. ایده‌ای که امروز در قالب فناوری‌های پیشرفته تحت عنوان “ارتباط بی‌سیم نوری” و “مخابرات نوری بی‌سیم زیر آب” شناخته می‌شود، نخستین بار در قرن نوزدهم و توسط الکساندر گراهام‌بل، بنیان نهاده شد.

گام‌های اولیه: از فوتوفون تا لیزر

گراهام‌بل در اواخر قرن نوزدهم، با اختراع وسیله‌ای به نام فوتوفون (Photophone)، بهره‌گیری از نور خورشید برای مخابره سیگنال‌های صوتی را عملی کرد. این دستگاه سیگنال‌های صوتی را روی یک پرتو نور حمل می‌کرد، اما برد بسیار محدودی داشت. هرچند این دستاورد در همان زمان نتوانست کاربرد گسترده پیدا کند، اما بستر مطالعات آتی را فراهم ساخت.

دهه ۱۹۶۰ میلادی، با اختراع لیزر، نقطه عطفی بی‌سابقه به حساب می‌آید. لیزر قادر بود یک پرتو منسجم و متمرکز از نور را تولید کند که برای مخابره اطلاعات تا فاصله‌های دور و با دقت بسیار بالا کاربرد داشت. این تحول، مخابرات نوری را وارد عصری تازه کرد.

در دهه‌های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ میلادی، استفاده عملی از لیزر برای انتقال سیگنال‌ها در فواصل کوتاه‌تر از طریق جو زمین آغاز شد و سیستم‌های ارتباطی نوری فضای آزاد (FSO) شکل گرفتند؛ سیستم‌هایی که اطلاعات را از طریق نور و بدون نیاز به سیم‌کشی منتقل می‌کردند، اما برد آنها در حد چند کیلومتر بود.

در همان بازه زمانی، تمرکز متخصصان به سمت توسعه ارتباطات فیبر نوری نیز جلب شد. در این فناوری، نور از طریق فیبر‌های نوری ساخته شده از شیشه یا پلاستیک منتقل می‌شود که امکان مخابره امن، با پهنای باند بالا و در مسافت‌های بسیار طولانی را فراهم کرد.

در دهه ۱۹۹۰، ارتباطات نوری مادون قرمز برای مصارف کوتاه برد نظیر ریموت کنترل‌ها و ارتباط دستگاهی (wireless link) مطرح شد. این فناوری مبتنی بر طول موج نامرئی نور بوده و از محدودیت خط مستقیم رنج می‌برد.

تحولات نوین: از فضا تا اعماق آب

در انتهای قرن بیستم و آغاز قرن ۲۱، توسعه فناوری‌های مبتنی بر ارتباطات نوری فضای آزاد (OWC) به کاربرد‌های تجاری جدی منجر شد. از مهم‌ترین نمونه‌های آن می‌توان به پیوند‌های بی‌سیم نقطه به نقطه، ارتباطات ماهواره‌ای، و انتقال پرسرعت داده بین دو ساختمان اشاره کرد.

امروزه علاقه‌مندی زیادی نسبت به توسعه و به‌کارگیری این فناوری‌ها در محیط‌های خاص، از جمله زیر آب، وجود دارد. در این فناوری، بجای امواج رادیویی، اطلاعات با استفاده از نور منتقل می‌شود. همان‌طور که امواج رادیویی در فناوری‌هایی، چون Wi-Fi و تلفن‌های همراه به کار می‌روند، نور نیز می‌تواند نقش اساسی در انتقال داده‌ها ایفا کند.

یکی از شاخه‌های نوین این حوزه “مخابرات نوری بی‌سیم زیر دریا” است. استفاده از مخابرات نوری مرئی (VLC) در زیردریا، مخابرات پهن‌باند و حتی ارسال بلادرنگ تصویر و فیلم را ممکن ساخته است. این فناوری با استفاده از منابع نوری LED و خاموش و روشن شدن سریع آن در فرکانس‌های بالا، داده‌ها را طوری انتقال می‌دهد که برای چشم انسان محسوس نیست، اما دریافت‌کننده قادر به رمزگشایی و تبدیل نور به داده دیجیتال خواهد بود.

جایزه مصطفی (ص) و نقش تعیین‌کننده مورات اویسال

در عرصه تحقیقات علمی و توسعه فناوری‌های مخابرات نوری، پروفسور مورات اویسال جایگاهی ویژه دارد. وی استادتمام دانشگاه نیویورک ابوظبی، موسس و مدیر مرکز پیشرفت فناوری‌های مخابرات نوری، و یکی از پیشگامان توسعه مخابرات نوری بی‌سیم زیر آب است.

پروفسور اویسال با تمرکز بر نظریه ارتباطات و پردازش سیگنال، به‌ویژه در لایه فیزیکی سیستم‌های ارتباطی بی‌سیم و باند‌های فرکانس نوری، نقشی مهم ایفا کرده است. او در سال ۲۰۲۳، به پاس تلاش‌های ارزشمند خود در توسعه فناوری‌های ارتباطات نوری بی‌سیم به ویژه در حوزه زیر آب، موفق به دریافت جایزه مصطفی (ص) شد. تحقیقات وی درباره الگوسازی شبکه‌ای، روش‌های نوسان، طراحی دریافت‌کننده‌ها و بهبود انواع سیستم‌ها (از جمله مخابرات VLC)، بر بهبود عملکرد، افزایش قابلیت اطمینان و تحقق استفاده کاربردی از این فناوری‌ها تاثیر بسزایی گذاشته است.

وی بیش از ۴۰۰ مقاله و تحقیق علمی منتشر کرده که بار‌ها در مجامع علمی و همایش‌های جهانی ارائه شده‌اند. به مقالات او بالغ بر ۱۵ هزار بار ارجاع شده و شاخص علمی h-index وی ۵۹ است؛ آماری که جایگاه پژوهشی اویسال را میان دانشمندان این حوزه تثبیت می‌کند.

زندگینامه علمی و افتخارات متعدد

پروفسور اویسال سال ۱۹۷۳ در ترکیه متولد شد. او مدرک کارشناسی و کارشناسی ارشد خود را در رشته مهندسی برق مخابرات از دانشگاه استانبول دریافت کرد (به ترتیب در سال‌های ۱۹۹۵ و ۱۹۹۸)، سپس برای ادامه تحصیل در مقطع دکتری راهی دانشگاه‌ای‌اند‌ام تگزاس شد و در سال ۲۰۰۱ دکترای خود را اخذ کرد. او کار حرفه‌ای خود را از سال ۲۰۰۲ به عنوان استادیار دانشگاه واترلو کانادا آغاز کرد و در سال ۲۰۰۷ به دانشیاری رسید.

در سال ۲۰۱۱ به دانشگاه اوزیگین ترکیه پیوست و به عنوان مدیر گروه مهندسی برق و الکترونیک و مدیر مرکز پیشرفت فناوری‌های مخابرات نوری فعالیت نمود.

فعالیت‌های پژوهشی و علمی وی موجب دریافت جوایز معتبری شد که از جمله آنها می‌توان به این موارد اشاره کرد:

کرسی مارسلند دانشگاه واترلو (۲۰۰۴)

جایزه شتاب‌دهنده NSERC Discovery کانادا (۲۰۰۸)

جایزه پیشرفته تحقیقات مهندسی دانشگاه واترلو (۲۰۱۰)

جایزه دانشمندان جوان فرهنگستان علوم ترکیه (۲۰۱۱)

بهترین محقق دانشگاه اوزیگین ترکیه و جایزه ملی تجهیزات مهندسی (۲۰۱۷)

جایزه فناوری بنیاد Elginkan (۲۰۱۸)

جایزه بهترین مقاله تحقیقی از جامعه مهندسی برق و الکترونیک (IEEE ComSoc) (۲۰۱۹)

همچنین در سال ۲۰۱۹ به عضویت انجمن مهندسان برق و الکترونیک (IEEE) درآمد؛ به دلیل اقدامات نوآورانه وی در توسعه و معرفی روش‌های متنوعِ مخابرات نوری بی‌سیم.

ابعاد فنی سیستم‌های مخابرات نوری بی‌سیم

مخابرات نوری بی‌سیم یا “مخابرات نوری فضای آزاد” (FSO)، به معنای انتقال اطلاعات با استفاده از نور است که نیاز به کابل یا سیم ندارد. این فناوری از فناوری‌هایی، چون لیزر، LED و دیود نورگسیل برای ارسال و دریافت اطلاعات از طریق هوا یا حتی محیط‌های آب بهره می‌برد.

در نسخه زیرآبی این فناوری که حوزه تخصصی پروفسور اویسال است، طیف نوری مرئی برای انتقال داده، تنظیم و کدگذاری می‌شود. تغییرات سریع روشن و خاموش شدن منابع LED، داده دیجیتال را منتقل می‌کند و یک گیرنده ویژه می‌تواند سیگنال را بازکدگذاری کرده و به داده تبدیل کند.

تحقیقات اویسال در خصوص:

الگوسازی شبکه‌های زیردریایی،

افزایش قابلیت اطمینان

بهبود برد و کیفیت سیگنال

طراحی و ساخت گیرنده‌های پیشرفته

موفقیت‌های ارزشمندی را رقم زده است که امروز زمینه‌ساز توسعه گسترده این فناوری شده است.

امروز، ارتباط بی‌سیم نوری در کنار مخابرات فیبر نوری و امواج رادیویی، به عنوان یکی از مهم‌ترین فناوری‌های پل ارتباطی آینده مطرح است. پژوهش‌های پیشگامانه پروفسور مورات اویسال، توسعه این فناوری را نه تنها در محیط‌های معمول بلکه در سخت‌ترین شرایط (همچون زیر آب) میسر کرده است. این تلاش‌ها، باعث دریافت جایزه مهم مصطفی (ص) گردیده و ایران و جهان اسلام را در عرصه علم و فناوری جهانی سربلند ساخته است.

اویسال با بیش از ۴۰۰ مقاله برجسته، ده‌ها جایزه و عضویت در انجمن‌های علمی معتبر، همواره پیشگامِ خط مقدم علم و نوآوری در ارتباطات نوری بوده است.