طور فريق من العلماء نظاما مبتكرا يعرف بـ “الشريحة القوسية”، وهو ليزر متعدد الألوان على شريحة فوتونية من السيليكون قادر على تحسين سرعة وكفاءة أنظمة نقل البيانات الضوئية بشكل ملحوظ، هذه التقنية تفتح آفاقا جديدة للاتصالات فائقة السرعة، حيث يمكن نقل عشرات تدفقات البيانات بشكل متزامن دون تداخل بين القنوات كما جاء في موقع Наука Mail.

كيف تعمل الشريحة القوسية؟

تستند فكرة الشريحة إلى مبدأ مشط الترددات، وهو ضوء يحتوي على ألوان متعددة مرتبة بشكل دقيق على شكل تدرج يشبه قوس قزح، كل “سن” في هذا المشط يعمل كقناة مستقلة لنقل البيانات، مما يسمح بإرسال معلومات متعددة في وقت واحد بكفاءة عالية.

في السابق، كان تحقيق هذا يتطلب ليزرات وأجهزة تضخيم كبيرة ومكلفة، أما الابتكار الحالي فيتيح إنتاج نفس النتيجة على شريحة واحدة صغيرة الحجم باستخدام تكنولوجيا الفوتونيك على السيليكون.

التحديات الهندسية وحلولها

اخترق الفريق تقنية الليزر ثنائي الوضع (Multimode Laser Diode) الشائعة في الأجهزة الطبية وأدوات القطع بالليزر، رغم قدرته على توليد ضوء قوي، فإن الليزر التقليدي ينتج شعاعا “مشوشا”، ما يعيق دقته في التطبيقات المتقدمة.

لحل هذه المشكلة:

1. تطبيق آلية المزامنة (Synchronization): لتنقية الضوء من الضوضاء وتحقيق شعاع مستقر وعالي التماسك.

2. استغلال الخصائص البصرية غير الخطية للشريحة: لتقسيم الشعاع القوي إلى عشرات الألوان الدقيقة الموزعة بالتساوي، مكونة مشط الترددات المطلوب.

النتيجة هي مصدر ضوء صغير الحجم، عالي الفعالية، يجمع بين قوة الليزر الصناعي ودقة واستقرار النظام الضروري للاتصالات المستقبلية.

أهمية الابتكار

تعزيز سرعة الإنترنت بشكل كبير.

تحسين كفاءة نقل البيانات الضوئية.

تمكين تطوير أنظمة اتصالات فائقة الأداء في المستقبل القريب.

فتح آفاق جديدة لتطبيقات الليزر والفوتونيك في الأجهزة الذكية والبحث العلمي.