أعلن علماء عن تطوير مضخم ليزري ثوري يتمتع بالقدرة على نقل المعلومات بسرعة تفوق الأنظمة الحالية للألياف البصرية بعشر مرات، مما يبشر بثورة في عالم الاتصالات الرقمية ويفتح آفاقًا جديدة في مجالات الطب والتشخيص. هذا الإنجاز، الذي نُشرت تفاصيله في مجلة 'Nature' العلمية، يمثل قفزة نوعية في تكنولوجيا الاتصالات الضوئية.
"التضخيم البصري عالي الكفاءة": السر وراء السرعة الفائقة
نجح باحثون في تطوير تقنية جديدة للتضخيم الليزري أطلقوا عليها اسم 'التضخيم البصري عالي الكفاءة'. وأوضح البروفيسور بيتر أندريكسون، المؤلف الرئيسي للدراسة من جامعة تشالمرز للتكنولوجيا في السويد، أن المضخمات المستخدمة حاليًا في أنظمة الاتصالات البصرية تعمل ضمن عرض نطاق يبلغ حوالي 30 نانومترًا. في المقابل، يمتلك المضخم الجديد عرض نطاق يصل إلى 300 نانومتر، مما يعني قدرته على نقل كمية بيانات أكبر بعشر مرات في الثانية مقارنة بالأنظمة الحالية.
تصميم فريد وميزات تقنية متقدمة
يتكون هذا المضخم المبتكر من مادة نيتريد السيليكون، وهي مادة خزفية صلبة معروفة بمقاومتها للحرارة العالية. يعتمد تصميمه على موجهات ضوئية حلزونية الشكل، والتي تلعب دورًا حاسمًا في توجيه نبضات الليزر بكفاءة وتصفية الإشارات من التشويش. كما تم تصغير حجم المضخم بشكل كبير، مما يتيح دمج عدة مضخمات في شريحة صغيرة، مما يفتح الباب أمام أجهزة أكثر كفاءة وصغرًا.
ووفقًا لتقرير نشره موقع 'لايف ساينس'، اختار الباحثون الشكل الحلزوني للموجات الضوئية لأنه يسمح بإنشاء مسارات ضوئية أطول ضمن مساحة صغيرة. هذا التصميم يعزز ظاهرة فيزيائية تعرف باسم 'الخلط الرباعي للموجات'، التي تتيح دمج ترددات ضوئية متعددة لإنتاج تضخيم عالي الجودة مع ضوضاء منخفضة.
على الرغم من أن سرعة الضوء ثابتة ولا يمكن تجاوزها، فإن الميزة الرئيسية لهذا المضخم تكمن في عرض النطاق الواسع، الذي يمكنه من نقل كمية أكبر بكثير من البيانات مقارنة بالليزرات التقليدية. يعمل هذا المضخم في نطاق أطوال موجية تتراوح بين 1400 و1700 نانومتر، أي في نطاق الأشعة تحت الحمراء القصيرة.
لا تقتصر تطبيقات هذا المضخم على تحسين سرعة الإنترنت فحسب، بل تمتد لتشمل مجالات واسعة. وفقًا للبيان الصادر عن الفريق البحثي، يمتلك هذا المضخم تطبيقات محتملة في:
التصوير الطبي: لتحسين جودة الصور التشخيصية.
التصوير التجسيمي (الهولوغرافي): لإنشاء صور ثلاثية الأبعاد أكثر وضوحًا.
التحليل الطيفي: لدراسة خصائص المواد بدقة أكبر.
المجهر: لتحسين قدرة المجهر على رؤية التفاصيل الدقيقة.
بالإضافة إلى ذلك، فإن تصغير حجم المضخم يجعله مثاليًا لإنتاج أجهزة ليزر أصغر حجمًا وأكثر توفيرًا للطاقة. وأشار أندريكسون إلى أن إدخال بعض التعديلات البسيطة على التصميم سيمكن من استخدام هذا المضخم لتكبير الضوء المرئي وتحت الأحمر أيضًا، مما يفتح الباب أمام استخدامه في أنظمة ليزر مخصصة للتشخيص والتحليل والعلاج الطبي.
تابعوا آخر أهل مصر على Google News
