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.
وطور باحثون تقنية جديدة للتضخيم الليزري تُعرف باسم “التضخيم البصري عالي الكفاءة”، ونُشرت نتائج هذه الدراسة في مجلة Nature العلمية.
وقال المؤلف الرئيسي للدراسة، البروفيسور بيتر أندريكسون من جامعة تشالمرز للتكنولوجيا في السويد، إن المضخمات المستخدمة حاليا في أنظمة الاتصالات البصرية تعمل ضمن عرض نطاق يبلغ حوالي 30 نانومترا، أما مضخمنا فله عرض نطاق يصل إلى 300 نانومتر، أي أنه قادر على نقل بيانات أكثر بعشر مرات في الثانية مقارنة بالأنظمة الحالية.
وذكرت الدراسة أن هذا المضخم يتكوّن 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 ليُصبح بالإمكان دمج عدة مضخمات في شريحة صغيرة.
وذكر تقرير لموقع “لايف ساينس”، أن الباحثين اختاروا الشكل الحلزوني للموجهات الضوئية لأنه يسمح بإنشاء مسارات ضوئية أطول ضمن مساحة صغيرة، ما يُعزز ظاهرة تُعرف باسم “الخلط الرباعي للموجات”، وهي ظاهرة فيزيائية تتيح دمج ترددات ضوئية متعددة لإنتاج تضخيم عالي الجودة مع ضوضاء منخفضة.
ورغم أن سرعة الضوء ثابتة ولا يمكن تجاوزها، فإن الميزة الرئيسية لهذا المضخم تكمن في عرض النطاق الواسع، الذي يمكّنه من نقل كمية أكبر بكثير من البيانات مقارنة بالليزرات التقليدية، حسب المصدر ذاته.
يعمل هذا المضخم في نطاق أطوال موجية بين 1400 و1700 نانومتر، أي في نطاق الأشعة تحت الحمراء القصيرة.
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.
وقال أندريكسون، إن إدخال بعض التعديلات البسيطة على التصميم، سيمكن من استخدام هذا المضخم لتكبير الضوء المرئي وتحت الأحمر أيضًا، ما يفتح الباب أمام استخدامه في أنظمة ليزر مخصصة للتشخيص والتحليل والعلاج الطبي
