تطبيق تكنولوجيا المعدِّل الكهروضوئي

تطبيق التكنولوجيامُعدِّل كهروضوئي

مُعدِّل كهروضوئي (مُعدِّل EOMيُعدّ عنصر التحكم في الإشارة (Pockels) عنصرًا يستخدم التأثير الكهروضوئي لتعديل شعاع الضوء. ويتحقق مبدأ عمله عمومًا من خلال تأثير بوكلز (Pockels effect)، الذي يستفيد من ظاهرة تغير معامل انكسار المواد البصرية غير الخطية تحت تأثير المجالات الكهربائية.

يتضمن الهيكل الأساسي للمعدِّل الكهروضوئي عادةً بلورة (بلورة بوكلز) ذات تأثير كهروضوئي، والمادة الشائعة هي نيوبات الليثيوم (LiNbO₃). يُطلق على الجهد المطلوب لإحداث تغيير في الطور اسم جهد نصف الموجة. بالنسبة لبلورات بوكلز، عادةً ما تكون هناك حاجة إلى مئات أو حتى آلاف الفولتات، ومن هنا تأتي الحاجة إلى مضخمات جهد عالٍ. يمكن للدائرة الإلكترونية المناسبة تبديل هذا الجهد العالي في بضع نانوثوانٍ، مما يسمح باستخدام المعدِّل الكهروضوئي كمفتاح بصري سريع. نظرًا للطبيعة السعوية لبلورات بوكلز، تحتاج هذه المحركات إلى توفير كمية كبيرة من التيار (في حالة التبديل أو التعديل السريع، يجب تقليل السعة لتقليل فقد الطاقة). في حالات أخرى، مثل عندما يكون مطلوبًا تعديل سعة أو طور صغير فقط، لا يلزم سوى جهد صغير للتعديل. مواد بلورية غير خطية أخرى تُستخدم في المعدِّلات الكهروضوئية (مُعدِّل EOM) تشمل تيتانات البوتاسيوم (KTP)، وبورات بيتا الباريوم (BBO، مناسبة للطاقة المتوسطة الأعلى و/أو ترددات التبديل الأعلى)، وتانتالات الليثيوم (LiTaO3)، وفوسفات الأمونيوم (NH4H2PO4، ADP، مع خصائص كهروضوئية محددة).

المُعدِّلات الكهروضوئية (مُعدِّل كهروضوئي) تُظهر إمكانات تطبيقية مهمة في عدد من المجالات التقنية المتقدمة:

1. الاتصالات عبر الألياف الضوئية: في شبكات الاتصالات الحديثة، تُستخدم المُعدِّلات الكهروضوئية (مُعدِّل كهروضوئيتُستخدم هذه التقنية لتعديل الإشارات الضوئية، مما يضمن نقل البيانات بكفاءة وموثوقية عبر مسافات طويلة. ومن خلال التحكم الدقيق في طور أو سعة الضوء، يمكن تحقيق نقل معلومات عالي السرعة وذو سعة كبيرة.

٢. التحليل الطيفي الدقيق: يقوم المُعدِّل الكهروضوئي بتعديل مصدر الضوء في المطياف لتحسين دقة القياس. ومن خلال التعديل السريع لتردد أو طور الإشارة الضوئية، يُمكن دعم تحليل وتحديد المكونات الكيميائية المعقدة، كما يُمكن تحسين دقة وحساسية القياس الطيفي.

3. معالجة البيانات الضوئية عالية الأداء: يستخدم نظام الحوسبة الضوئية ومعالجة البيانات مُعدِّلًا كهروضوئيًا، حيث يعمل على تعديل الإشارات الضوئية في الوقت الفعلي لتحسين سرعة معالجة البيانات ومرونتها. وبفضل خاصية الاستجابة السريعة لهذا المُعدِّل، يُمكن تحقيق معالجة ونقل البيانات الضوئية بسرعة عالية وزمن استجابة منخفض.

4. تقنية الليزر: يُمكن للمُعدِّل الكهروضوئي التحكم في طور وسعة شعاع الليزر، مما يُتيح التصوير الدقيق، ومعالجة الليزر، وغيرها من التطبيقات. ومن خلال تعديل معلمات شعاع الليزر بدقة، يُمكن تحقيق معالجة ليزرية عالية الجودة.