Když dnes data putují internetem rychlostí desítek terabitů za sekundu jediným optickým vláknem, jen málokdo tuší, že za tímto principem stojí průlomový výzkum jednoho čínsko-amerického vědce. Tingye Li (1931–2012) strávil 41 let v Bellových laboratořích a jeho práce zásadně ovlivnila vývoj laserů i optických komunikací na více než čtyři desetiletí dopředu.
Cesta od Nankingu po Bellovy laboratoře
Tingye Li se narodil 7. července 1931 v čínském Nankingu jako nejstarší syn diplomata. Ve dvanácti letech se s rodinou přestěhoval za otcem do Kanady, později rodina žila v Jihoafrické republice a nakonec se usadila ve Spojených státech.
Bakalářský titul získal na University of the Witwatersrand v jihoafrickém Johannesburgu, doktorát pak na Northwestern University. V roce 1957 nastoupil do Bell Telephone Laboratories (později AT&T Bell Laboratories), kde působil až do svého odchodu do důchodu v roce 1998.
Zásadní objev v teorii laserů
Jedním z jeho nejvýznamnějších raných příspěvků byla spolupráce s kolegou A. Gardnerem Foxem. V roce 1961 spolu publikovali práci „Resonant modes in a maser interferometer“, v níž pomocí počítačových simulací ukázali, že laserový paprsek odrážející se mezi dvěma zrcadly rezonuje v několika odlišných módech s vlastní fázovou rychlostí a útlumem. Tato práce jako první popsala, že otevřený rezonátor s laserovým médiem musí mít jedinečné módy šíření – poznatek, který se stal základem teorie i praxe laserů. Studie byla dodnes citována přes 2000krát a je považována za klasiku oboru.
Průlom v optických komunikacích
Od konce 60. let se Li věnoval výzkumu technologií pro přenos dat po optických vláknech. Jeho tým v Bell Labs v pozdních 80. letech vyvinul první systém vlnového multiplexu (WDM), tedy technologii umožňující přenášet po jediném optickém vlákně současně více nezávislých datových kanálů na různých vlnových délkách.
Klíčovým milníkem byl rok 1992, kdy jeho tým v experimentu na Roaring Creek prokázal, že do WDM systémů lze zapojit optické zesilovače, čímž zvýšili přenosovou rychlost na tehdy rekordních 2,5 Gbit/s na kanál. Tento přístup měl podle Liho slov zásadní ekonomický dopad:
• umožnil využít stávající optická vlákna beze změny infrastruktury,
• výrazně zvýšil kapacitu přenosu na existující síti,
• způsobil revoluci v ekonomice budování telekomunikačních sítí, přestože technicky šlo o postupný (evoluční) vývoj.
Uznání a role v odborných společnostech
Za svůj přínos byl Tingye Li v roce 1995 zvolen prezidentem Optical Society of America (OSA). Byl také členem National Academy of Engineering v USA, Academia Sinica na Tchaj-wanu a Čínské akademie inženýrství, kde se stal vůbec prvním zahraničním členem.
Most mezi Východem a Západem
Li výrazně přispěl k rozvoji čínského oboru optických komunikací. Podílel se na výměně poznatků mezi americkými a čínskými vědci a do Číny přivedl řadu světových expertů. Byl čestným profesorem na desítce předních čínských univerzit, včetně Tsinghua University, Peking University či Fudan University, a obdržel čestné doktoráty od National Chiao Tung University na Tchaj-wanu i od své mateřské univerzity ve Witwatersrandu.
Filozofie a osobnost
Li zastával přesvědčení, že vývoj komponent musí vycházet z hlubokého porozumění celým systémům a jejich ekonomice – přístup, který se odrazil právě v jeho práci na optických zesilovačích. Mladším kolegům byl znám jako „Uncle Tingye“ a proslul i svým smyslem pro humor – jeho přednášky na technická témata byly považovány za nezvykle zábavné. Zůstává po něm i řada citátů, například:
„Fotonika je čtyřicetiletý přes noc dosažený úspěch.“
„Dobří fyzici se povyšují na systémové inženýry.“
Tingye Li zemřel 27. prosince 2012 ve Snowbirdu v Utahu. Jeho práce na optických zesilovačích a vlnovém multiplexu dodnes tvoří technologický základ globálních telekomunikačních sítí, po nichž proudí naprostá většina světového internetového provozu.