Нобелевская премия 2009 по физике

1. Изобретение ПЗС-сенсора.

Уиллард Бойл (Willard Boyle), Джордж Смит (George Smith), оба - США.

2. Выдающиеся достижения в области передачи света по волоконно-оптическим линиям связи.

Чарльз Као (Charles Kao), Великобритания/США

Суть изобретения. 8 сентября 1969 года двое американских инженеров из Лабораторий Белла (AT&T Bell Labs) придумали, а позже самостоятельно сконструировали первую в мире микросхему, работающую по принципу пузырьковой памяти, то есть когда заряды под воздействием электромагнитного поля перемещаются в полупроводниковой плёнке как цельные «пузырьки», отказываясь разделиться на фрагменты меньшего размера. Бойл и Смит создали аналог таких «пузырьков» в микрочипе, где заряд накапливается и может перемещаться в указанном направлении. Поэтому новое устройство назвали «прибором с зарядовыми пузырьками», а позже - ПЗС (прибор с зарядовой связью).

Практически сразу ПЗС начали дополнять кремниевыми фотодиодами, использующими фотоэлектрический эффект для получения заряда. Так появились первые ПЗС-сенсоры, спустя десятилетия совершившие революцию в цифровой фотографии, астрономии, телевидении, медицинской диагностике и других областях.

Интересно, что за объяснение фотоэлектрического эффекта Альберт Эйнштейн получил Нобелевскую премию 1921 года, и это была его единственная премия в жизни.

Возвращаясь к изобретению Бойла и Смита, через несколько лет американская компания Fairchild Camera and Instrument Corporation (сейчас Fairchild Semiconductor) наладила массовое производство ПЗС-сенсоров. Первая потребительская цифровая фотокамера была изготовлена фирмой Sony в 1981 году (японцы вложили огромные деньги в доработку технологии). Позже ПЗС-сенсоры стали основой для целых классов цифровых устройств нового поколения (видеокамеры, фотоаппараты, телескопы и т.д.). Недавно этому выдающемуся изобретению исполнилось 40 лет.

Изобретатели ПЗС-сенсора разделили Нобелевскую премию по физике с уроженцем Китая, гражданином Великобритании и США Чарльзом Као (Charles Kao), который награждён «за выдающиеся достижения в области передачисвета по волоконно-оптическим линиям связи».

Британский инженер Чарльз Као проводил свои исследования в 60-х гг прошлого века, когда передача сигнала по оптоволокну на расстояние двадцать метров считалась огромным достижением. Стандартный уровень затухания сигнала составлял 100 дБ/км. Оптоволокно имело ограниченную сферу применения, например, использовалось в медицине для передачи изображения из желудка пациента.

В 1966 году Као опубликовал научную работу с теоретическим обоснованием, что можно уменьшить затухание до 20 дБ/км, то есть дальность передачи можно довести аж до 100 км, если увеличить прозрачность стекла. Это был невероятный прорыв, ибо никто раньше предположить не мог, что такое теоретически возможно. Работа Као была первой на эту тему, и породила целую волну научных изысканий от других исследователей. В 1971 году американская компания Corning Glass Works изготовила первый километровый образец оптоволокна из плавленого кварца.

Новый материал позволил уменьшить затухание до 17 дБ/км, а добавка диоксида германия снизила его до 4 дБ/км. В наше время лучше образцы оптоволокна имеют показатель затухания менее 0,2 дБ/км.

via Хабр