• الرئيسية
• اتصالات وتكنولوجيا

تمكن العلماء من تطوير مكبر ليزر ثوري يعد بزيادة سرعة نقل المعلومات عبر الألياف الضوئية بمعدل يصل إلى عشرة أضعاف الأنظمة الحالية، وهذا الابتكار لا يفتح فقط آفاقًا جديدة لإنترنت فائق السرعة، بل يعد أيضًا بتقديم تحسينات ملحوظة في مجالات التشخيص والعلاج الطبي.

آلية عمل المكبر الجديد

تعمل مكبرات الليزر على تعزيز شدة شعاع الضوء، لكن المكبر الجديد يتميز بقدرته على توسيع نطاق الموجات الضوئية، مما يزيد من عرض النطاق الترددي ويتيح نقل كميات أكبر من البيانات في الثانية الواحدة، كلما زاد عرض النطاق، زادت كمية المعلومات التي يمكن نقلها.

الحاجة المتزايدة لسرعات أعلى

مع تزايد استخدام خدمات البث الذكي والأجهزة الذكية، تتزايد كمية البيانات المتداولة بشكل يومي، ووفقًا لتقرير من شركة Nokia Bell Labs، من المتوقع أن يتضاعف حجم حركة البيانات عالميًا بحلول عام 2030، مما يجعل تحسين كفاءة أنظمة الاتصالات الضوئية أمرًا ضروريًا.

تفوق الابتكار على الأنظمة الحالية

تستخدم الأنظمة الحالية مكبرات تعمل على عرض نطاق ضوئي يبلغ حوالي 30 نانومتر، بينما المكبر الجديد الذي طوره باحثون من جامعة تشالمرز السويدية يمتلك نطاقًا يصل إلى 300 نانومتر، وهذا يعني أنه يمكنه نقل عشرة أضعاف كمية البيانات مقارنة بالأنظمة الحالية.

تصميم هندسي متقدم باستخدام مواد قوية

المكبر الجديد مصنوع من نيتريد السيليكون، وهي مادة خزفية تتحمل درجات الحرارة العالية، ويعتمد تصميمه على أدلة موجية حلزونية الشكل، مما يسمح بتوجيه نبضات الليزر بكفاءة وتقليل التشويش في الإشارة، وهذه التقنية مصغرة، مما يتيح تركيب عدة مكبرات على شريحة صغيرة.

أهمية الشكل الحلزوني

اختيار الشكل الحلزوني لم يكن عشوائيًا، بل يساهم في خلق مسارات ضوئية أطول داخل مساحة صغيرة، مما يعزز ظاهرة "المزج الرباعي للأمواج"، وهذه التقنية تجمع بين ترددات ضوئية متعددة لتضخيم الإشارة وتقليل الضوضاء الخارجية.

حدود السرعة

رغم أن سرعة الضوء ثابتة، فإن السر وراء مضاعفة سرعة نقل البيانات يكمن في توسيع عرض النطاق الترددي، ويغطي المكبر الحالي نطاقًا ضوئيًا من 1400 إلى 1700 نانومتر، والخطوة التالية للعلماء هي اختبار أدائه في نطاقات أوسع مثل الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء الطويلة.

تطبيقات طبية واعدة

لا يقتصر دور هذا الابتكار على تحسين الاتصالات فحسب، بل يمتد أيضًا إلى مجالات طبية مثل التصوير الطبي والتحليل الطيفي، مع بعض التعديلات، يمكن استخدامه في تشخيص الأمراض بدقة أعلى، مما يسهم في تحسين جودة الرعاية الصحية.