نجح العلماء في تصميم مكبر ليزر ثوري قادر على نقل المعلومات بسرعة تفوق الأنظمة الحالية للألياف الضوئية بعشرة أضعاف، هذا الاكتشاف لا يفتح الباب فقط أمام إنترنت فائق السرعة، بل يحمل أيضًا وعودًا بتطوير وسائل التشخيص والعلاج الطبي، وفقا لـlivescience
موضوعات مقترحة
كيف يعمل مكبر الليزر الجديد؟
مكبرات الليزر هي أجهزة تزيد من شدة شعاع الضوء، المذهل في هذا الابتكار أنه تمكن من زيادة سرعة نقل البيانات بشكل هائل عبر توسيع نطاق الموجات الضوئية (أو ما يعرف بعرض النطاق الترددي) التي يمكنها حمل المعلومات. كلما زاد هذا النطاق، زادت كمية البيانات التي يمكن نقلها في الثانية الواحدة.
الحاجة إلى سرعات أعلى
مع تزايد استخدام خدمات البث الذكي، والأجهزة الذكية، والذكاء الاصطناعي، تتضاعف كمية البيانات المتداولة يومًا بعد يوم. تقرير صادر عن شركة Nokia Bell Labs يتوقع أن يتضاعف حجم حركة البيانات عالميًا بحلول عام 2030، وهو ما يجعل رفع كفاءة أنظمة الاتصالات الضوئية أمرًا بالغ الأهمية.
ماذا يميز هذا الابتكار عن الأنظمة الحالية؟
في الأنظمة الحالية، تستخدم مكبرات تعمل على عرض نطاق ضوئي يبلغ حوالي 30 نانومتر فقط. أما المكبر الجديد الذي طوره باحثون من جامعة تشالمرز السويدية، فيبلغ نطاقه 300 نانومتر! هذا يعني أنه قادر على نقل عشرة أضعاف كمية البيانات مقارنة بالأنظمة المتاحة اليوم.
هندسة دقيقة باستخدام مواد قوية
المكبر الجديد مصنوع من مادة نيتريد السيليكون، وهي مادة خزفية تتحمل درجات الحرارة العالية. ويعتمد التصميم على أدلة موجية حلزونية الشكل، ما يسمح بتوجيه نبضات الليزر بكفاءة وتقليل التشويش في الإشارة. الأجمل من ذلك أن هذه التقنية مصغرة بحيث يمكن تركيب عدة مكبرات على شريحة صغيرة.
لماذا الشكل الحلزوني مهم؟
اختيار الشكل الحلزوني لم يكن عشوائيًا؛ فهو يتيح خلق مسارات ضوئية أطول داخل مساحة صغيرة. هذا يعزز ظاهرة تسمى “المزج الرباعي للأمواج”، وهي تقنية تجمع بين ترددات ضوئية متعددة لتضخيم الإشارة مع تقليل الضوضاء الخارجية التي قد تضعف جودة الإرسال.
ما حدود السرعة؟
رغم أن سرعة الضوء ثابتة، فإن السر وراء مضاعفة سرعة نقل البيانات هنا يكمن في توسيع عرض النطاق الترددي، وليس في جعل الضوء نفسه أسرع. المكبر الحالي يغطي نطاقًا ضوئيًا من 1400 إلى 1700 نانومتر (في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة)، وخطوة العلماء القادمة ستكون اختبار أدائه في نطاقات أوسع مثل الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء الطويلة.
تطبيقات طبية واعدة
لا يتوقف دور هذا الابتكار على الاتصالات فقط، بل يمتد إلى تطبيقات طبية مذهلة مثل التصوير الطبي، المجهر، التحليل الطيفي، والهولوغرام. ومع بعض التعديلات، يمكن استخدامه في تشخيص الأمراض بدقة أعلى، وتحليل الأنسجة والأعضاء بشكل مبكر، مما يسهم في تحسين جودة الرعاية الصحية.