تصميم مضخم ليزري جديد
تمكن العلماء من تصميم مضخم ليزري جديد قادر على نقل المعلومات بسرعة تفوق 10 مرات سرعة أنظمة الألياف البصرية الحالية، ما قد يكون مفيدا في مجالات مثل العلاج والتشخيص الطبي.
طريقة العمل
خلال دراسة أجراها باحثون، قاموا بتطوير تقنية جديدة للتضخيم الليزري تعرف باسم "التضخيم البصري عالي الكفاءة". المؤلف الرئيسي للدراسة، البروفيسور بيتر أندريكسون، من جامعة "تشالمرز للتكنولوجيا" في السويد، قال: "المضخمات المستخدمة حاليا في أنظمة الاتصالات البصرية تعمل ضمن عرض نطاق يبلغ نحو 30 نانومترا، أما المضخم الذي طورناه له عرض نطاق يصل إلى 300 نانومتر، أي أنه قادر على نقل بيانات أكثر بعشر مرات في الثانية مقارنة بالأنظمة الحالية".
تطبيقات المضخم
أشار أندريكسون إلى أن "إدخال بعض التعديلات البسيطة على التصميم، سيمكن من استخدام هذا المضخم لتكبير الضوء المرئي وتحت الأحمر أيضا، ما يفتح الباب أمام استخدامه في أنظمة ليزر مخصصة للتشخيص والتحليل والعلاج الطبي". هذا المضخم "يتكون من مادة نيتريد السيليكون، وهي مادة خزفية صلبة مقاومة للحرارة العالية، ويعتمد في تصميمه على موجهات ضوئية حلزونية الشكل تساعد على توجيه نبضات الليزر بكفاءة وتصفية الإشارات من التشويش، كما تم تصغير حجمه ليصبح بالإمكان دمج مضخمات عدة في شريحة صغيرة".
ميزات المضخم
الباحثين اختاروا الشكل الحلزوني للموجهات الضوئية لأنه يسمح بإنشاء مسارات ضوئية أطول ضمن مساحة صغيرة، ما يعزز ظاهرة تعرف باسم "الخلط الرباعي للموجات"، وهي ظاهرة فيزيائية تتيح دمج ترددات ضوئية متعددة لإنتاج تضخيم عالي الجودة مع ضوضاء منخفضة. رغم 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، ويعمل هذا المضخم في نطاق أطوال موجية بين 1400 و1700 نانومتر، أي في نطاق الأشعة تحت الحمراء القصيرة.
التطبيقات المحتملة
وفقا للبيان الصادر عن الفريق البحثي، فإن لهذا المضخم "تطبيقات محتملة في مجالات متعددة، منها التصوير الطبي، والتصوير التجسيمي (الهولوغرافي)، والتحليل الطيفي، والمجهر، كما أن تصغير حجمه يجعل من الممكن إنتاج أجهزة ليزر أصغر حجما وأكثر توفيرا".
