تطوير نوع جديد من الألياف البصرية

من طرف **ILYAS** الثلاثاء مارس 22, 2011 10:22 am

تطوير نوع جديد من الألياف البصرية
New kind of optical fiber developed
منقووول للافادة العلمية

قام فريق من العلماء يقوده John Badding، بروفيسور في الكيمياء في جامعة Penn State University، بتطوير الألياف البصرية الأولى والتي صنعت من نواة سيلينيد الزنك – وهو مركب له ضوء أصفر يمكن استخدامه كشبه موصل. نوع جديد من الألياف البصرية والذي يسمح بالتلاعب في الضوء بشكل فعال ، و يعد بفتح بابا أوسع لتكنولوجيا رادار الليزر. مثل هذا التكنولوجيا يمكن أن تطبق في تطوير وتحسين الليزر الطبي والجراحي، الليزر المضاد يستخدم في التطبيقات العسكرية، وليزر أفضل للاستشعار عن بعد للموارد البيئية مثل تلك المستخدم في قياس الملوثات وكشف عن انتشار الإرهاب البيولوجي للعوامل الكيميائية. وسوف ينشر البحث في مجلة Advanced Materials.

وقد صرح Badding قائلا:" لقد أصبح مبتذلا تقريبا القول بأن الألياف الضوئية هي حجر الزاوية في عصر المعلومات الحديثة،" وأضاف: "إن هذا الألياف الطويلة والرقيقة، التي أسمك من شعر الرأس بثلاث مرات، يمكن أن تنقل أكثر من تيرابايت – ما يعادل 250 DVDs – من المعلومات في الثانية. ما زالت هناك طرق لتحسين هذه التكنولوجيا الموجودة". وقد أوضح Badding أن تكنولوجيا الألياف البصرية دائما تنتهي باستخدام نواة زجاجية. حيث قال: "الزجاج له ترتيب غير منتظم من الذرات"، وأضاف :" على النقيض، فإن المادة المتبلورة مثل سيلينيد الزنك منتظمة بشكل كبير. وهذا الترتيب المنتظم يسمح للضوء بالانتقال بأطوال موجية أطول، وخاصة مثل تلك في وسط الأشعة تحت الحمراء."

على عكس زجاج السيليكا، والذي يستخدم عادة في الألياف البصرية، فإن سيلينيد الزنك هو مركب شبه موصل. حيث قال Badding: "لقد عرفنا منذ فترة طويلة أن سيلينيد الزنك مركب مفيد، قادر على التلاعب في الضوء بطرق لا يمكن أن تتم باستخدام زجاج السيليكا". وأضاف: "وهذه الخدعة لكي نحصل على المركب في شكل ألياف، وهو شيء لم يتم القيام به من قبل". باستخدام تقنية تسليط ضغط كيميائي عال high-pressure chemical-deposition technique تم تطويرها بواسطة Justin Sparks، طالب دراسات عليا في قسم الكيمياء، حيث قام Badding وفريقه بترسيب أنوية موجة موجهة من سيلينيد الزنك إلى داخل أنابيب شعرية زجاجية من السيليكا لتكوين نوع جديد من الزجاج للألياف البصرية. حيث قال Badding: "تسليط الضغط العال هو طريقة للسماح بتكوين مثل ألياف سيلينيد الزنك الطويلة والرفيعة وتركيزها في فراغ محدود جدا".

وقد وجد العلماء أن الألياف البصرية المصنعة من سيلينيد الزنك يمكن أن تستخدم بطريقتين . الأولى، لاحظوا أنها ألياف جديدة بفاعلية أكبر عند تحويل الضوء من لون إلى آخر. حيث أوضح Badding: "عند استخدام الألياف البصرية التقليدية في اللافتات، العروض والفن، فلا نستطيع دوما الحصول على الألوان المطلوبة"، وأضاف: "في حالة سيلينيد الزنك، تستخدم عملية تسمى تحويل التردد غير الخطي، والذي يعطي قدرة على تغيير الألوان".

الطريقة الثانية، كما توقع Badding وفريقه، فقد وجدوا نوع جديد من الألياف يحقق مجالا أوسع ليس فقط في الطيف المرئي، لكن أيضا في طيف الأشعة تحت الحمراء – عبارة عن إشعاع كهرومغناطيسي له طول موجي أكبر منه للضوء المرئي. تكنولوجيا الألياف البصرية الموجودة غير مناسبة لطيف الأشعة تحت الحمراء. بالإضافة إلى ذلك، فإن ألياف سيلينيد الزنك البصرية التي قام فريق Badding بتطويرها لديها القدرة للسماح بنقل أطوال موجية أكبر من ضوء الأشعة تحت الحمراء. وقد فسر Badding ذلك قائلا:" استغلال هذه الأطوال الموجية يعتبر مثيرا، وذلك لأنها تمثل خطوة نحو صناعة ألياف يمكنها أن تخدم في ليزر الأشعة تحت الحمراء"، وأضاف: "على سبيل المثال، فغن الاستخدامات العسكرية الحالية تستخدم تكنولوجيا رادار الليزر والتي تقارب بشكل كبير الأشعة تحت الحمراء، أو في المدى 2 إلى 2.5 ميكرون. إن الأداة القادرة على التعامل مع الأشعة تحت الحمراء المتوسطة، أو في المدى 5 ميكرون يجب أن تكون دقيقة. الألياف التي ابتكرناها يمكنها أن تنقل أطوال موجية قد تصل إلى 15 ميكرون".

وقد فسر Badding كذلك أن الكشف عن الملوثات والمسممات البيئية يمكن أن يكون تطبيقا آخرا أفضل من تكنولوجيا رادار الليزر، حيث يمكن أن يكون قادرا على التفاعل مع ضوء بأطوال موجية أطول. حيث قال Badding: "جزيئات مختلفة تمتص الضوء بأطوال موجية مختلفة، على سبيل المثال، امتصاص الماء، أو التوقف، يحتاج ضوء بأطوال موجية 2.6 ميكرون". وأضاف قائلا: "لكن جزيئات الملوثات الشائعة أو المواد السامة الأخرى يمكن أن تمتص الضوء بأطوال موجية أطول. إذا قمنا بنقل الضوء فوق أطوال موجية أطول من خلال الهواء الجوي، يمكننا أن نرى المواد التي تخرج بشكل أوضح". بالإضافة، فقد أوضح Badding أن ألياف سيلينيد الزنك البصرية يمكن كذلك أن تفتح سبلا جديدة للبحث في إمكانية تحسين تقنيات الليزر الجراحي، مثل جراحة تصحيح العين.