خطوة إلى الأمام في تطوير الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة الضوئية القائمة على زورن

اليوم، تعتمد البنية التحتية للشبكة على اتصالات الألياف الضوئية، والسؤال هو كيفية إنشاء مثل هذه الأنظمة الأكثر كفاءة حتى تتمكن من تلبية الطلب المستقبلي للاتصالات الرقمية

[ترجمة د. موشيه نحماني]

في السنوات الأخيرة، تسارعت عملية الرقمنة العالمية بمعدل غير مسبوق. أدى تدفق محتوى الفيديو بالإضافة إلى مؤتمرات الفيديو في المكاتب المنزلية ومجمعات الدراسة عن بعد إلى إنشاء أرقام قياسية في استهلاك النطاق العريض في المنازل الخاصة. ستعمل التطبيقات الجديدة مثل الذكاء الاصطناعي والمركبات ذاتية القيادة على تسريع حجم الطلب على اتصالات البيانات في المستقبل القريب. اليوم، تعتمد البنية التحتية للشبكة على اتصالات الألياف الضوئية، والسؤال هو كيفية إنشاء مثل هذه الأنظمة الأكثر كفاءة حتى تتمكن من تلبية الطلب المستقبلي للاتصالات الرقمية

من أجل التعامل مع معدلات البيانات المتزايدة، تستفيد أنظمة اتصالات الألياف الضوئية من العديد من قنوات الاتصال الفردية في أطوال موجية مخصصة، وهي طريقة تعرف باسم "تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي". يتم دمج القنوات المختلفة معًا بمساعدة معدد الإرسال قبل التدفق عبر الألياف الضوئية. ومن أجل استرجاع البيانات، يتم إزالة تعدد إرسال الطيف الضوئي على جانب جهاز الاستقبال. عادةً، يتم تنفيذ هذه العملية بمساعدة "الدوائر المتكاملة الضوئية" (PICs). تحصر هذه الدوائر الضوء وتوجهه إلى مكونات دقيقة تعمل على تشغيل المعلومات في عدة قنوات ذات أطوال موجية، مثل المصفوفات ذات الطبقات من أدلة الموجات أو الرنانات الحلقية المتكاملة. 

الآن، في مقال نشر في المجلة العلمية Optical Microsystems، أثبت الباحث حامد ستاري وزملاؤه تشغيل مكون موفر للطاقة لعملية إزالة تعدد الإرسال عن طريق تحريك مرنان حلقي حلقي داخل دائرة متكاملة فوتونية. تسمح الحركة الميكانيكية للمرنان الحلقي بنقل قناة من الأطوال الموجية إلى دليل موجي، والذي يعمل في الواقع كمرشح إضافة قطرة ميكانيكي دقيق (مرشح إضافة قطرة، ADF). تعتمد آلية التشغيل الكهروستاتيكية على الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS)، وهي تقنية مطبقة على نطاق واسع في الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية، مثل المرايا الدقيقة في أجهزة عرض الفيديو.

بالمقارنة مع هذه الأنظمة المعروفة (MEMS)، فإن النظام الضوئي المبتكر المعتمد على Zorn والموضح في المقالة أصغر بثلاث مرات من حيث الحجم. يكون المقطع العرضي للدليل الموجي في مرنان الحلقة أقل من 650 × 220 نانومتر، ويكون الإزاحة أقل من 500 نانومتر كافية لتنشيط المرشح. يتيح المفتاح المدمج التنشيط السريع، مقارنة بمنتجات MEMS المعروفة في السوق، كما تضمن آلية التنشيط الكهروستاتيكي استهلاكًا منخفضًا للغاية للطاقة، مما يجعل الفلتر المبتكر موفرًا للطاقة للغاية.

وقال الباحث الرئيسي: "توضح مساهمتنا أن الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة الضوئية المعتمدة على Zorn قد خطت خطوة مهمة إلى الأمام من حيث النضج التكنولوجي". "يمكن الآن بناء دوائر متكاملة فوتونية واسعة النطاق تتكون من آلاف المكونات، مثل مرشحات الإضافة والإفلات، مما يوفر منصة مفقودة قادرة على جعل تطبيقات اتصالات الألياف الضوئية التي تركز على البيانات أكثر كفاءة من الناحية البصرية."      

الأخبار عن الأبحاث

المقال كاملا

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

• كيف يساعد فك تشفير الجينوم على مقارنة مقاطع الفيديو لتحديد موقع الأفلام المكررة
• نوع جديد من الألياف الضوئية
• لأول مرة في العالم، توصل باحثون من الجامعة العبرية وألمانيا إلى الإنتاج الذاتي لشبكات العنكبوت