استخدام الصوت والضوء لإنشاء نقل بيانات فائق السرعة
وقد حقق الباحثون تقدما في التحكم في أشعة الليزر الكمومية تيراهيرتز، الأمر الذي قد يؤدي إلى نقل البيانات بمعدل ١٠٠ غيغابت في الثانية — أسرع بحوالي ألف مرة من شبكة الأنترنت السريعة التي تعمل بسرعة ١٠٠ ميغابت في الثانية.
إن ما يميز أشعة الليزر المتتالية terahertz عن أشعة الليزر الأخرى هو حقيقة أنها تنبعث منها ضوء في نطاق terahertz من الطيف الكهرومغناطيسي. لديهم تطبيقات في مجال التحليل الطيفي حيث يتم استخدامها في التحليل الكيميائي.
يمكن أن يوفر الليزر في النهاية روابط لاسلكية فائقة السرعة وقصيرة المدى حيث يتعين نقل مجموعات البيانات الكبيرة عبر حرم المستشفيات أو بين مرافق البحث في الجامعات - أو في الاتصالات عبر الأقمار الصناعية.
لتتمكن من إرسال البيانات بهذه السرعات الزائدة ، يجب تعديل أشعة الليزر بسرعة كبيرة: التشغيل وإيقاف التشغيل أو النبض حوالي 100 مليار مرة كل ثانية.
فشل المهندسون والعلماء حتى الآن في تطوير طريقة لتحقيق ذلك.
يعتقد فريق بحثي من جامعة ليدز وجامعة نوتنجهام أنهم وجدوا طريقة لنشر التعديل فائق السرعة من خلال الجمع بين قوة الموجات الصوتية والضوء. وقد نشرت هذه الشركات نتائجها يوم (١١ فبراير/شباط) في مجلة "نيتشر كوميونيكيشنز".
قال جون كننغهام ، أستاذ الإلكترونيات النانوية في ليدز: "هذا بحث مثير. في الوقت الحالي ، نظام تعديل الليزر المتتالي الكمومي مدفوع كهربائياً - لكن هذا النظام له حدود.
"ومن المفارقات ، أن نفس الإلكترونيات التي توفر التعديل عادة ما تعمل إقاف على سرعة التعديل. و بدلاً من ذلك تعتمد الآلية التي نقوم بتطويرها على الموجات الصوتية
ليزر تسلسل الكم فعال جدا. عندما يمر الإلكترون عبر المكون البصري لليزر، يمر عبر سلسلة من "الآبار الكمية" حيث ينبعث مستوى الطاقة للإلكترون والفوتون أو نبض الطاقة الضوئيه.
يستطيع إلكترون واحد أن يطلق فوتونات متعددة. هذه هي العملية التي يتم التحكم بها خلال التعديل.
بدلاً من استخدام الإلكترونيات الخارجية ، استخدمت فرق الباحثين في جامعتي ليدز ونوتنجهام الأمواج الصوتية لاهتزاز الآبار الكمومية داخل ليزر الكم المتتالي.
وكانت الموجات الصوتية تتولد عن تأثير نبض من ليزر آخر على فيلم من الألومنيوم. وهذا ما جعل الفيلم يتوسع وينكمش، يرسل موجة ميكانيكية عبر ليزر تسلسل الكم.
قال أستاذ الفيزياء في نوتنغهام "في الأساس ،ما فعلناه هو إستخدام الموجة الصوتية لهز الحالات الإلكترونية المعقدة داخل ليزر تسلسل الكم. ثم يمكننا أن نرى أن ناتج الضوء تيراهيرتز تم تغييره بواسطة الموجة الصوتية. "
وأضاف البروفيسور كننغهام:" لم نصل إلى موقف يمكننا فيه التوقف وبدء التدفق تمامًا ، لكن تمكنا من التحكم في ناتج الضوء بنسبة قليلة ، وهي بداية رائعة.
"نعتقد أنه مع مزيد من التحسين ، سنكون قادرين على تطوير آلية جديدة للتحكم الكامل في انبعاثات الفوتون من الليزر ، وربما حتى دمج الهياكل التي تولد الصوت مع ليزر تيراهيرتز ، حتى لا تكون هناك حاجة إلى مصدر صوت خارجي. "
وقال البروفيسور كننغهام: "هذه النتيجة تفتح مجالا جديدا للفيزياء والهندسة ليتلاقى في استكشاف التفاعل بين موجات الصوت والضوء التيراهيرتز ، مما قد يكون له تطبيقات تكنولوجية حقيقية."
إرسال تعليق