اكتشافات جديدة فيمُعدِّل LiNbO3
نشر باحثون صينيون مؤخرًا براءة اختراع أساسية لتقنية قفل تردد ليزر PDH. يعتمد نظام قفل تردد ليزر PDH على مضخم بصري شبه موصل غير خطي (SOA) لتوليد نطاقات جانبية. تهدف هذه البراءة إلى معالجة العديد من المشكلات الرئيسية في نظام قفل تردد ليزر PDH التقليدي (باوند-دريفر-هول) نتيجة استخدام نيوبات الليثيوم (معدِّل LiNbO3) ومواد أخرى.مُعدِّل كهروضوئي.
1. تشمل المشاكل الرئيسية للحل التقليدي ما يلي:
1.1 التكلفة العالية والبنية المعقدة: تتطلب أجهزة التعديل الكهروضوئية التقليدية دوائر قيادة وتحيز معقدة بترددات الراديو.
1.2 الحساسية البيئية: حساسة لتغيرات درجة الحرارة والإجهاد، وعرضة لاضطرابات حالة الاستقطاب.
1.3 تأثير تعديل السعة المتبقية (RAM): يتسبب هذا في انحياز التيار المستمر لإشارة الخطأ، مما يؤدي إلى انحراف نقطة قفل الليزر ويؤثر بشكل خطير على استقرار النظام على المدى الطويل.
2. الحل المبتكر الذي اقترحه فريق البحث هو:
التخلي تمامًا عن المُعدِّل الكهروضوئي التقليدي واعتماد تصميم تعاوني لـمضخم بصري شبه موصل(مضخم SOA) مُدمج مع مُبدِّلات تردد صوتية ضوئية ثنائية المسار. مبدأ العمل المحدد هو: بعد تقسيم شعاع الليزر الأولي، يتم تحويل تردده بدقة بواسطة مُبدِّلَي تردد صوتي ضوئي ثنائيي المسار، مما يُولِّد فرقًا في التردد، ثم يتم دمج مساري الضوء وحقنهما في مضخم SOA في حالة تشبع الكسب. من خلال الاستفادة من التأثيرات غير الخطية مثل مزج أربع موجات (FWM)مضخم SOA، يتم توليد إشارات النطاق الجانبي المتعددة المطلوبة لقفل تردد PDH بكفاءة.
3. توفر هذه التقنية المزايا التالية التي تُحدث نقلة نوعية في الأداء:
3.1 التغلب على مشكلة ذاكرة الوصول العشوائي وتحقيق استقرار طويل المدى فائق: جهاز مكبر الصوت SOA (عادة ما يكون في حزمة فراشة) يدمج التحكم في درجة الحرارة وهو غير حساس للغاية للاضطرابات البيئية، مما يتجنب مشكلة ذاكرة الوصول العشوائي من الآلية الفيزيائية ويحقق دقة قفل طول التجويف أفضل من 5 × 10⁻¹¹ / يوم.
3.2 المطابقة الدقيقة للنطاقات الجانبية، وتحسين كبير في نسبة الإشارة إلى الضوضاء: من خلال التحكم المستقل في مقدار إزاحة محولي التردد الصوتي البصري ثنائي المسار (100 ميجاهرتز - 200 ميجاهرتز) بواسطة مذبذبين يتم التحكم فيهما بالجهد (VCO)، يمكن مطابقة فاصل التردد للنطاقات الجانبية المتولدة بشكل مثالي مع النطاق الطيفي الحر (FSR) للتجويف المرجعي، مما يؤدي إلى تحسين كبير في نسبة الإشارة إلى الضوضاء لإشارة الخطأ.
3.3 خفض التكاليف وتحسين الكفاءة، مما يؤدي إلى تصغير النظام: بدون المعدِّل الكهروضوئي باهظ الثمن والدوائر المعقدة، لا يتطلب مكبر الصوت البصري SOA سوى محرك تيار بسيط، مما يجعل النظام بأكمله أكثر إحكاما وأقل تكلفة وأكثر ملاءمة لتطبيقات الليزر عالية الدقة في المجال الخارجي والتصغير.
3.4 تشمل آفاق التطبيق الواسعة والطلب السوقي لهذه التقنية ما يلي:
الساعات البصرية الفضائية والمركبات: خصائصها المضادة للتشويش تلبي تمامًا متطلبات مجالات الطيران والفضاء والمركبات غير المأهولة.
مقاييس الجاذبية الكمومية ومقاييس التداخل الذري البارد: يمكن استخدامها للاستكشاف الجيولوجي عالي الدقة والملاحة تحت الماء.
الاستشعار الليفي عالي الترتيب ورادار المصفوفة الطورية المتماسكة (LiDAR): يمكن أن يوفر عرض خط ضيق للغاية ومصادر ضوء مرجعية خالية من الانجراف.
في ظل اتجاه الثورة الكمومية العالمية الثانية وتصغير أجهزة الاستشعار الكمومية، ازداد الطلب في السوق بشكل حاد على وحدات الليزر ذاتية التحكم ومنخفضة التكلفة ومستقرة التردد، وتلبي تقنية براءة الاختراع هذه هذا الاتجاه السوقي بدقة.
تاريخ النشر: 14 مايو 2026