تقويض التقاليدمُعدِّل LiNbO3
نشر فريق بحثي صيني مؤخراً براءة اختراع لتقنية تثبيت تردد الليزر باستخدام مُعدِّل LiNbO3. ويتمحور جوهر براءة الاختراع حول نظام تثبيت تردد ليزر PDH (Pound Driver Hall) مبتكر، يُغيّر جذرياً الأساليب التقليدية.
1. نقاط الضعف في التكنولوجيا التقليدية:
تستخدم أنظمة قفل التردد التقليدية لـ PDH عادةً نيوبات الليثيوم (LiNbO3).مُعدِّل كهروضوئيلتوليد النطاقات الجانبية البصرية المطلوبة. يُعاني هذا النهج من ثلاث مشكلات رئيسية: التكلفة العالية والبنية المعقدة (التي تتطلب دوائر تشغيل ترددات لاسلكية معقدة)، والحساسية للبيئة (حيث يمكن أن تؤدي تغيرات درجة الحرارة والإجهاد بسهولة إلى أداء غير مستقر)، وتأثيرات تعديل السعة المتبقية (RAM)، والتي يمكن أن تتسبب في انحراف إشارة القفل وتؤثر بشكل خطير على استقرار النظام على المدى الطويل.
2. حلول مبتكرة:
تخلت فرق البحث الصينية تمامًا عن المُعدِّل الكهروضوئي التقليدي. ويكمن الابتكار الأساسي في التصميم التعاوني لـ "مضخم أشباه الموصلات الضوئي (مضخم SOA) المُدمج مع مُعدِّل التردد الصوتي الضوئي ثنائي القناة (مُعدِّل AOM)". ويتلخص المبدأ المحدد في: بعد تقسيم شعاع الليزر الأولي، يتم...مُعدِّل AOMتُستخدم هذه التقنية لإزاحة التردد بدقة، ثم يُحقن شعاعا الضوء هذان في مُضخِّم SOA في حالة تشبع الكسب. ويتم توليد إشارة النطاق الجانبي المتعدد المطلوبة لقفل تردد PDH بكفاءة عالية من خلال الاستفادة من التأثيرات غير الخطية مثل مزج أربع موجات (FWM) ضمنمضخم SOA.
3. مزايا الأداء التي يوفرها ما يلي:
الاستقرار المطلق: يتم دمج أجهزة SOA (مثل التغليف الفراشي) مع التحكم في درجة الحرارة وهي غير حساسة للاضطرابات البيئية، مما يؤدي إلى القضاء بشكل فعال على تأثيرات RAM من آلية فيزيائية وتحقيق قفل طويل المدى عالي الدقة للغاية (أفضل من 5 × 10 ⁻¹¹/يوم).
نسبة الإشارة إلى الضوضاء العالية: من خلال التحكم المستقل في إزاحة التردد لمعدِّل AOM المزدوج، من الممكن تحقيق مطابقة دقيقة بين تردد النطاق الجانبي ونطاق الطيف الحر (FSR) للتجويف المرجعي، مما يؤدي إلى تحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء لإشارة الخطأ بشكل كبير.
خفض التكاليف والتصغير: يُغني مُضخّم SOA عن المُعدِّلات الكهروضوئية باهظة الثمن والدوائر المعقدة، إذ يتطلب فقط تيارًا بسيطًا. وهذا يجعل النظام أكثر إحكامًا وفعالية من حيث التكلفة، مما يُسهم في تصغير حجم الجهاز وزيادة سهولة استخدامه.
4. آفاق التطبيق والطلب في السوق:
تلبي هذه التقنية بدقة الطلب المتزايد على مصادر الليزر فائقة الاستقرار في تطوير تكنولوجيا الكم، ولها آفاق تطبيق واسعة، بما في ذلك:
ساعة ضوئية مثبتة في الفضاء والمركبات (يجب أن تقاوم الاهتزازات الشديدة).
مقياس الجاذبية الكمي ومقياس التداخل الذري البارد (يستخدمان للاستكشاف الجيولوجي والملاحة تحت الماء).
الاستشعار المتقدم بالألياف الضوئية وتقنية الليدار.
يشهد السوق الحالي، ولا سيما في مجالات البحث العلمي والصناعات العسكرية والطيران التجاري، ارتفاعاً ملحوظاً في طلب الشركات على وحدات الليزر ذات التردد الثابت، والتي تتميز بإمكانية التحكم الذاتي، وانخفاض التكلفة، والاستقرار العالي. وتلبي هذه التقنية الحاصلة على براءة اختراع هذا التوجه السوقي بدقة.
تاريخ النشر: 4 يونيو 2026