سيكون حلم عالم الكواكب أن ينظر من خلال عيون عدسات متجول بعيدة في الوقت الحقيقي ، وينظر حول منظر غريب كما لو كانت بالفعل على سطح الكوكب ، لكن أجهزة الإرسال اللاسلكي الحالية لا تستطيع التعامل مع النطاق الترددي اللازم لتغذية الفيديو عبر عدة ملايين من الأميال. ومع ذلك ، فإن التكنولوجيا الجديدة الحاصلة على براءة اختراع مؤخرًا من قبل العلماء في جامعة روتشستر ، قد تجعل التطبيقات مثل تغذية فيديو المريخ ممكنة ، باستخدام الليزر بدلاً من تقنية الراديو. تزيل الحواجز الشبكية الخاصة داخل زجاج الليزر الليفي التشتت الضار ، وهو العقبة الرئيسية في البحث عن أشعة الليزر عالية الطاقة.
"نستخدم أشعة الليزر في كل شيء من الاتصالات السلكية واللاسلكية إلى الأسلحة المتطورة ، ولكن عندما نحتاج إلى ليزر عالي الطاقة ، كان علينا العودة إلى الأساليب القديمة غير الفعالة؟" يقول جوفيند أغراوال ، أستاذ البصريات في جامعة روتشستر. لقد أظهرنا الآن طريقة بسيطة للغاية لتصنيع ليزرات الألياف عالية الطاقة ، والتي لها إمكانات هائلة.
من خلال إزالة أحد القيود الرئيسية لليزر الليفي ومضخمات الألياف ، سمحت لهم Agrawal باستبدال الليزر التقليدي الأكثر قوة ولكن الأقل كفاءة والأقل جودة. في الوقت الحالي ، تستخدم الصناعات ثاني أكسيد الكربون والليزر البلوري المضخوخ الذي يتم ضخه بالديود في اللحام أو قطع المعادن وتصنيع الأجزاء الصغيرة ، ولكن هذه الأنواع من الليزر ضخمة ويصعب تبريدها. في المقابل ، أحدث بديل ، ليزر الألياف ، فعال ، سهل التبريد ، أكثر إحكاما وأكثر دقة. ومع ذلك ، فإن مشكلة الليزر الليزري هي أنه مع زيادة قوتها ، تبدأ الألياف نفسها في إحداث رد فعل عنيف يعمل على إيقاف الليزر بشكل فعال.
عمل Agrawal على طريقة للقضاء على ردة الفعل الناتجة عن حالة تسمى تحفيز Brillouin scattering. عندما ينتقل الضوء ذو الطاقة العالية بما يكفي إلى الألياف ، فإن الضوء نفسه يغير تكوين الألياف. تتسبب موجات الضوء في جعل مناطق الألياف الزجاجية تصبح أكثر كثافة وأقل كثافة ، مثلما تمزق اليرقة المتنقلة وتوسع جسمها أثناء تحركها. عندما يمر ضوء الليزر من منطقة عالية الكثافة إلى منطقة منخفضة الكثافة ، فإنه ينحرف بنفس الطريقة التي تنحرف بها صورة قشة أثناء مرورها بين الهواء والماء في كوب. مع زيادة قوة الليزر ، يزداد الحيود حتى يعكس الكثير من ضوء الليزر للخلف ، باتجاه الليزر نفسه ، بدلاً من خفض الألياف بشكل صحيح.
في مناقشة مع الأستاذ الزائر من كوريا Hojoon Lee ، تساءل Agrawal عما إذا كانت الحشوات المحفورة داخل الألياف قد تساعد في إيقاف مشكلة التفكير. يمكن تصميم الشبكات لتعمل كنوع من المرآة ذات الاتجاهين ، وتعمل تقريبًا بنفس الطريقة تمامًا مثل المشكلة الأولية ، وتعكس الضوء إلى الأمام فقط بدلاً من الخلف. مع التصميم الجديد البسيط ، يشتعل ضوء الليزر أسفل الألياف من خلال حواجز شبكية ، ويخلق بعضها مرة أخرى تغيرات في الكثافة تعكس بعض الضوء للخلف؟ ولكن هذه المرة ، ترتد سلسلة الحواجز ببساطة هذا الانعكاس الخلفي إلى الأمام مرة أخرى. والنتيجة النهائية هي أن الليزر الليفي يمكن أن يقدم قوة كهربائية أعلى من أي وقت مضى ، ينافس الليزر التقليدي ويجعل التطبيقات الممكنة التي لا يمكن لليزر التقليدي القيام بها ، مثل اتصال الليزر ذي النطاق الترددي العالي مع المسبار الكوكبي على بعد عدة ملايين من الأميال.
عندما تنتقل شعاع الليزر بين الكواكب ، تنتشر وتشتت لدرجة أنه عندما تصل إلينا شعاع من المريخ ، سيكون عرضه أكبر من 500 ميل ، مما يجعل من الصعب للغاية استخراج المعلومات المشفرة على الشعاع. ليزر الألياف ، مع قدرته على توفير المزيد من الطاقة ، سيساعد بإعطاء محطات الاستقبال إشارة أكثر كثافة للعمل معها. بالإضافة إلى ذلك ، تعمل Agrawal الآن مع وكالة ناسا لتطوير نظام اتصالات ليزر سينتشر أقل في البداية. "يحدونا الأمل أنه بدلاً من أن يكون هناك شعاع يمتد لمسافة 500 ميل ، ربما يمكننا الحصول على شعاع يمتد لمسافة ميل أو نحو ذلك ،" يقول أغراوال. إن تركيز قوة الليزر من شأنه أن يسهل علينا تلقي إشارات عرض النطاق الترددي العالي من المسبار البعيد.
كثير من الناس يستخدمون ليزر الألياف لاستبدال الليزر التقليدي ، من الجيش إلى أوميغا الليزر الخاصة بجامعة روتشستر في مختبر الطاقة الليزرية (LLE) ، وهو أقوى ليزر فوق بنفسجي في العالم. ستعمل Agrawal مع العلماء في LLE من أجل تطبيق نظام صريف جديد في نظام ألياف الليزر الجديد في Omega.
المصدر الأصلي: نشرة جامعة روتشستر الإخبارية
