ما هو المُعدِّل البصري؟
معدِّل بصريتُستخدم عادةً للتحكم في خصائص أشعة الضوء، مثل أشعة الليزر. يمكن للجهاز التحكم في خصائص الشعاع، مثل القدرة الضوئية أو الطور. يُسمى المُعدِّل، وفقًا لطبيعة الشعاع المُعَدَّل،معدل الشدة, معدِّل الطور، معدِّل الاستقطاب، معدِّل البصري المكاني، وما إلى ذلك. يمكن استخدام أنواع مختلفة من المُعدِّلات في تطبيقات مختلفة، مثل اتصالات الألياف الضوئية، وأجهزة العرض، والليزر Q-switched أو mode-locked، والقياس البصري.
نوع المُعدِّل البصري
هناك عدة أنواع مختلفة من المُعدِّلات:
١. مُعدّل الصوت البصري هو مُعدّل يعتمد على التأثير الصوتي البصري. يُستخدم لتبديل سعة شعاع الليزر أو تعديلها باستمرار، أو لتغيير تردد الضوء، أو لتغيير اتجاه الفضاء.
2. المعدِّل كهروضوئييستخدم التأثير الكهروضوئي في صندوق كيرس الفقاعي. يمكنه تعديل حالة الاستقطاب، أو الطور، أو طاقة الشعاع، أو استخدامه لاستخلاص النبضات كما هو مذكور في قسم مُضخِّمات النبضات فائقة القصر.
3. معدِّل الامتصاص الكهربائي هو معدِّل شدة يستخدم في جهاز إرسال البيانات في اتصالات الألياف الضوئية.
(4) تُستخدم عادةً منظمات التداخل، مثل منظمات Mach-Zehnder، في الدوائر المتكاملة الفوتونية لنقل البيانات الضوئية.
٥. يمكن أن تعتمد مُعدّلات الألياف الضوئية على مبادئ مُتنوعة. قد تكون جهاز ألياف ضوئية حقيقيًا، أو مُكوّنًا هيكليًا يحتوي على ضفائر ألياف ضوئية.
٦. يُعد مُعدّل الكريستال السائل مناسبًا للاستخدام في أجهزة العرض الضوئية أو مُشكّل النبضات. كما يُمكن استخدامه كمُعدّلات ضوئية مكانية، مما يعني أن انتقال الضوء يتغير باختلاف المساحة، وهو ما يُستخدم في أجهزة العرض.
7. يمكن لقرص التعديل تغيير قوة الشعاع بشكل دوري، وهو ما يُستخدم في بعض القياسات البصرية المحددة (مثل استخدام مكبرات القفل).
8. تعد المعدلات الميكانيكية الدقيقة (الأنظمة الميكانيكية الدقيقة، MEMS) مثل صمامات الضوء القائمة على السيليكون ومصفوفات المرايا ثنائية الأبعاد مهمة بشكل خاص في شاشات العرض.
9. يمكن للمُعدِّلات الضوئية السائبة، مثل المُعدِّلات الكهروضوئية، استخدام مساحة شعاع كبيرة، ويمكن تطبيقها أيضًا في حالات الطاقة العالية. يسهل دمج المُعدِّلات المقترنة بالألياف، عادةً ما تكون مُعدِّلات موجهة ضوئيًا مزودة بضفائر ألياف، في أنظمة الألياف الضوئية.
تطبيق المُعدِّل البصري
للمُعدِّلات الضوئية تطبيقات واسعة في مجالات متعددة. فيما يلي مجالات تطبيقها الرئيسية وتطبيقاتها المحددة:
1. الاتصالات الضوئية: في أنظمة الاتصالات الضوئية، تُستخدم المُعدِّلات الضوئية لتعديل سعة وتردد وطور الإشارات الضوئية لنقل المعلومات. تُستخدم عادةً في مراحل رئيسية مثل التحويل الكهروضوئي، وتعديل وفك تعديل الإشارة الضوئية. تُعد المُعدِّلات الكهروضوئية ذات أهمية خاصة في أنظمة الاتصالات الضوئية عالية السرعة، حيث تُستخدم لتحويل الإشارات الإلكترونية إلى إشارات ضوئية، وتحقيق تشفير البيانات ونقلها. من خلال تعديل شدة الإشارة الضوئية أو طورها، يمكن تحقيق وظائف تحويل الضوء، والتحكم في معدل التعديل، وتعديل الإشارة.
٢. الاستشعار البصري: يُمكن للمُعدِّل البصري قياس البيئة ومراقبتها من خلال تعديل خصائص الإشارة الضوئية. على سبيل المثال، من خلال تعديل طور أو سعة الضوء، يُمكن استخدام جيروسكوبات الألياف الضوئية، ومستشعرات ضغط الألياف الضوئية، وغيرها.
٣. التخزين والمعالجة الضوئية: تُستخدم المُعدِّلات الضوئية في تطبيقات التخزين والمعالجة الضوئية. في الذاكرة الضوئية، تُستخدم المُعدِّلات الضوئية لكتابة المعلومات وقراءتها من وإلى الوسائط الضوئية. أما في المعالجة الضوئية، فيمكن استخدام المُعدِّل الضوئي لتشكيل الإشارات الضوئية وتصفيتها وتعديلها وفك تعديلها.
٤. التصوير الضوئي: يمكن استخدام المُعدِّلات الضوئية لتعديل طور وسعات شعاع الضوء، مما يُغيِّر خصائص الصورة في التصوير الضوئي. على سبيل المثال، يُمكن لمُعدِّل مجال الضوء تطبيق تعديل طور ثنائي الأبعاد لتغيير البعد البؤري وعمق التركيز لشعاع الضوء.
٥. التحكم في الضوضاء البصرية: يتحكم المُعدِّل البصري في شدة الضوء وتردده، مما يُقلل أو يُخفف الضوضاء البصرية في النظام البصري. يُمكن استخدامه في مُضخِّمات الضوء، وأجهزة الليزر، وأنظمة نقل الألياف البصرية لتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء وأداء النظام.
٦. تطبيقات أخرى: تُستخدم المُعدِّلات الكهروضوئية أيضًا في التحليل الطيفي، وأنظمة الرادار، والتشخيص الطبي، وغيرها من المجالات. في مجال التحليل الطيفي، يُمكن استخدام المُعدِّل الكهروضوئي كمُكوِّن لجهاز تحليل الطيف الضوئي للتحليل الطيفي والقياس. في أنظمة الرادار، يُستخدم المُعدِّل الكهروضوئي لتعديل الإشارة وفك تعديلها. أما في التشخيص الطبي، فتُستخدم المُعدِّلات الكهروضوئية في التصوير والعلاج الضوئي.
وقت النشر: ٢٣ ديسمبر ٢٠٢٤