أصغر بـ 1000 مرة من حبة الرمل، أحدث تقنية لتسريع شبكات الألياف الضوئية

وقد يؤدي هذا الاختراق إلى ابتكارات مثل الإنترنت الأسرع والاتصال الأفضل، بالإضافة إلى أجهزة استشعار وأنظمة تصوير أصغر حجمًا.
في الآونة الأخيرة، حقق باحثون في السويد تقدمًا تقنيًا هائلاً عندما نجحوا لأول مرة في تصنيع عناصر بصرية دقيقة من زجاج السيليكون على طرف الألياف الضوئية من خلال تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. يبلغ حجم سطح هذه العناصر البصرية الدقيقة حجم المقطع العرضي لشعرة الإنسان، وأصغر بمقدار 1,000 مرة من حبة الرمل.
ويقول الباحثون إن هذه التقنية المبتكرة من شأنها أن تعمل على تسريع سرعة الإنترنت بشكل كبير، وتحسين جودة الاتصال، ودفع تطوير أجهزة استشعار وأنظمة تصوير أصغر وأكثر حساسية.
ويشير الباحثون في مجلة ACS Nano إلى أن التكامل المباشر لبصريات زجاج السيليكون مع الألياف البصرية لا يمكن أن يؤدي فقط إلى ابتكارات تكنولوجية في أجهزة الاستشعار عن بعد لمراقبة البيئة والرعاية الصحية، بل يمكن أن يكون أيضًا ذا قيمة لا تقدر بثمن في إنتاج الأدوية والمواد الكيميائية.
تمكن فريق البحث في المعهد الملكي للتكنولوجيا في كيه تي إتش، بقيادة البروفيسور كريستين جيلفاسون، من التغلب على تحديات التعامل مع زجاج السيليكا في درجات حرارة عالية أثناء بناء أطراف الألياف الضوئية. وفي حين أن طرق معالجة زجاج السيليكا التقليدية يمكن أن تتسبب في إتلاف طلاء الألياف الضوئية الحساس للحرارة، فإن هذه التقنية الجديدة تضمن شفافية بنية الزجاج دون الحاجة إلى معالجة في درجات حرارة عالية، بدءًا من ركيزة خالية من الكربون.
ومن خلال تجارب متعددة، نجح فريق البحث في طباعة مستشعر زجاجي من السيليكا أكثر مرونة من المستشعرات البلاستيكية التقليدية. وقال لي لون لاي، المؤلف الأول للورقة البحثية: "لقد أظهرنا مستشعرًا لمؤشر الانكسار الزجاجي مدمجًا في طرف الألياف الضوئية، والذي يمكنه قياس تركيز المذيبات العضوية. ويشكل هذا القياس تحديًا للمستشعرات القائمة على البوليمر بسبب الطبيعة التآكلية للمذيبات".
وأشار بو هان هوانج، وهو أحد المشاركين في تأليف الدراسة، إلى أن "هذه الهياكل صغيرة للغاية بحيث يمكنك تثبيت 1000 منها على سطح حبة رمل، وهو ما يعادل تقريبًا حجم أجهزة الاستشعار المستخدمة اليوم".
بالإضافة إلى ذلك، أظهر فريق البحث تقنية طباعة الشبكات النانوية التي يمكنها التحكم بدقة في الضوء على المستوى النانوي، مما يفتح إمكانيات جديدة للاتصالات الكمومية.
وقال البروفيسور جيلفاسون إن القدرة على طباعة هياكل زجاجية عشوائية ثلاثية الأبعاد مباشرة على طرف الألياف الضوئية تفتح آفاقًا جديدة في مجال الفوتونيات. وقال: "من خلال سد الفجوة بين الطباعة ثلاثية الأبعاد والفوتونيات، فإن آثار هذا البحث بعيدة المدى وسوف يظهر تطبيقات محتملة في عدد من المجالات مثل الأجهزة الميكروفلويدية ومقاييس التسارع MEMS وأجهزة إرسال الكم المتكاملة بالألياف الضوئية".
ومن المتوقع أن يؤدي هذا الاختراق التكنولوجي ليس فقط إلى إحداث قفزة نوعية في سرعة الإنترنت وجودة الاتصال، بل إنه يوفر أيضًا اتجاهًا جديدًا لتطوير تكنولوجيا الاستشعار وأنظمة التصوير. ومع المزيد من البحث وتطبيق هذه المكونات البصرية المصغرة، نتوقع أن نرى المزيد من المنتجات والحلول المبتكرة في المستقبل.