حصري الليزر يرسل البيانات في سرعة الضوء Lightspeed: ميزة حرب هائلة في طور التكوين

ابن تاشفين

التحالف يجمعنا🏅🎖
كتاب المنتدى
إنضم
15/1/19
المشاركات
35,985
التفاعلات
109,327
100745992-483482_454891767924740_1311668595_n.jpg


يقوم الجيش الأمريكي بتطوير أجهزة الليزر التي تنقل البيانات بسرعة الضوء و هم على استعداد لتقديم تقدم كبير في الاتصالات القتالية.

(واشنطن العاصمة)

يمكن لليزر بالفعل حرق الطائرات بدون طيار وتدمير الطائرات المعادية وربما حتى إذابة الصواريخ القادمة المضادة للسفن ، لكن مكتب أبحاث الجيش يتقدم بسرعة في الأبحاث الجديدة التي تمكن الليزر من نقل البيانات بسرعة الضوء.

بينما في وقت مبكر ، من المحتمل أن يكون إنجازًا كبيرًا ، حيث تظهر التجارب الجديدة الواعدة أن الاتصالات بالليزر يمكنها على الفور ربط الروبوتات والطائرات بدون طيار وأجهزة الاستشعار والأسلحة والمنصات وهذا البحث هو الذي تقوم به الآن جامعة بنسلفانيا وجامعة ديوك ، والذي يعتمد على علم الضوئيات ، والتي تقول مقالة عن مكتب أبحاث الجيش "لديها القدرة على تغيير جميع أساليب الأجهزة الإلكترونية من خلال تخزين ونقل المعلومات في شكل جزيئات الضوء وليس الكهرباء ".

توضح ورقة ARO أنه لا يزال هناك العديد من التحديات التي يجب حلها ، ومع ذلك فإن الاختراق يقدم وعود كبيرة ، حيث يمكن لليزر نقل البيانات الحساسة عبر عقد متعددة بسرعة الضوء ، أسرع بشكل كبير ، وربما أكثر أمانًا من اتصالات التردد اللاسلكي.

و من أجل الحفاظ على المعلومات التي يتم التلاعب بها بواسطة جهاز فوتوني ، يجب أن تكون ليزراته مستقرة ومتماسكة بشكل استثنائي و تقول ورقة ARO إن ما يسمى بالليزر أحادي الوضع يزيل الاختلافات الصاخبة داخل حزمها ويحسن تماسكها ، ولكن نتيجة لذلك ، تكون باهتة وأقل قوة من الليزر الذي يحتوي على أوضاع متعددة في وقت واحد.

و كان الباحثون يعملون على مصفوفات ثنائية الأبعاد من ميكروليزر تحقق ما يسميه العلماء "كثافة طاقة أكبر" ، ومع ذلك لا تزال الحزم بحاجة إلى الاستقرار.

و أوضح الدكتور جيمس جوزيف ، مدير برنامج ARO ، في المقالة أن ARO ، التي تمول الأبحاث المتطورة الموجهة نحو الجيش ، هي عنصر من قيادة تطوير قدرات القتال في الجيش الأمريكي ، قيادة الجيش المستقبلي.

و يقول الدكتور ليانج فينج ، الأستاذ المشارك في أقسام علوم المواد والهندسة والكهرباء: "يبدو أن إحدى الطرق المباشرة لتحقيق ليزر أحادي الوضع عالي الطاقة هي الجمع بين عدة أنواع من الليزر أحادية الوضع متطابقة معًا لتشكيل مصفوفة ليزر" وهندسة النظم في جامعة بنسلفانيا ، وفقًا لمقال ARO.

يمكن لمركبات الطائرات بدون طيار والروبوتات وأجهزة الاستشعار المتقدمة الاستفادة من هذه الأنواع من الابتكارات ، حيث يمكن إرسال بيانات الاستهداف أو خرائط التضاريس بسرعة إلى صانعي القرار البشريين من خلال أجهزة الليزر المركزة عالية الكثافة القادرة على المشاركة بين سلسلة مترابطة من العقد في شبكة "متداخلة".

من المحتمل أن تكون الميزة المهمة الأخرى في منطقة المدى ، مما يعني أن العقد القتالية المتفرقة بشكل كبير على بعد أميال يمكن أن تشارك البيانات الحساسة للوقت دون أي زمن انتقال تقريبًا ، وهو أمر بالغ الأهمية عندما يتعلق الأمر بتقليل وقت المستشعر إلى مطلق النار.

الليزر ، كونه طاقة ضوئية بدلاً من الكهرباء ، أقل عرضة للاختراق أو التشويش أو الانقطاع عن طريق الهجمات الإلكترونية أو الحرب الإلكترونية و ربما ترصد طائرة استطلاع عالية الارتفاع حركة العدو في منطقة مكتظة بالسكان على وشك الاتصال المباشر بالمشاة ومن ثم نقل الصور ونقاط البيانات وتفاصيل الهدف على الفور إلى القوات البرية في موقع الهجوم؟ ربما يمكن إرسال حزم متعددة في وقت واحد ، مما يوسع وعي القوة بالمواقع المستهدفة ، واستراتيجيات المناورة وأساليب الهجوم.

باحثون من جامعة بنسلفانيا و جامعة ديوك ، وذلك بتمويل من الجيش،يتم تصميم وبناء المصفوفات ثنائية الأبعاد معبأة بشكل وثيق من حزم الليزر الصغيرة التي لديها استقرار ولكن يمكن تحقيق جماعي لأوامر في كثافة الطاقة من حيث الحجم .

لقد نشروا دراسة في مجلة Science التي تمت مراجعتها من قبل الخبراء توضح مصفوفة الليزر الدقيقة فائقة التناظر و
تعد الروبوتات والمركبات المستقلة التي تستخدم نظام LiDAR للاستشعار البصري والمدى وتقنيات التصنيع ومعالجة المواد التي تستخدم الليزر ، بعضًا من العديد من التطبيقات المحتملة الأخرى لهذا البحث.

و قال DEVCOM ، وهو مختبر ابحاث للجيش يتم استخدام الليزر أحادي الوضع عالي الطاقة في مجموعة واسعة من التطبيقات المهمة للجيش وتساعد في دعم المقاتل بما في ذلك الاتصالات البصرية والاستشعار البصري ومجموعة LIDAR" .

و "تمثل نتائج البحث من UPenn خطوة مهمة نحو إنشاء مصادر ليزر أكثر كفاءة وقابلة للتطبيق."و يمكن أن يكون للطريقة التي يمكن بها وضع المعلومات في طبقات مع هذه التكنولوجيا آثار مهمة على أجهزة الكمبيوتر وأنظمة الاتصالات الضوئية.

"بشكل بديهي ، سيكون لمصفوفة الليزر هذه قوة انبعاث محسّنة ، ولكن نظرًا لطبيعة التعقيد المرتبط بالنظام المقترن ، سيكون لها أيضًا أوضاع فائقة و متعددة ،لكن لسوء الحظ ، فإن المنافسة بين الأنماط تجعل مصفوفة الليزر أقل تماسكًا ".

ينتج عن اقتران ليزرين وضعين فائقين ، لكن هذا العدد يزداد تربيعًا حيث يتم ترتيب الليزر في الشبكات ثنائية الأبعاد المعينة للاستشعار الضوئي وتطبيقات LiDAR.

و قال Xingdu Qiao ، مرشح الدكتوراه في جامعة بنسلفانيا: "تعتبر عملية الوضع الفردي أمرًا بالغ الأهمية لأن إشعاع وسطوع مجموعة الليزر يزدادان مع عدد أجهزة الليزر فقط إذا تم قفلها جميعًا في وضع فائق واحد" و من "مستوحى من مفهوم التناظر الفائق من الفيزياء ، يمكننا تحقيق هذا النوع من الليزر أحادي الوضع مغلق الطور في مصفوفة ليزر عن طريق إضافة شريك فائق مشتت."

في فيزياء الجسيمات ، التناظر الفائق هو النظرية القائلة بأن جميع الجسيمات الأولية من الفئتين الرئيسيتين ، البوزونات والفرميونات ، لها شريك فائق غير مكتشف بعد في الفئة الأخرى و يمكن أيضًا تطبيق الأدوات الرياضية التي تتنبأ بخصائص الشريك الفائق الافتراضي لكل جسيم على خصائص الليزر.

بالمقارنة مع الجسيمات الأولية ، فإن تصنيع الشريك الفائق لليزر الجزئي هو أمر بسيط نسبيًا و يكمن التعقيد في تكييف التحولات الرياضية للتناظر الفائق لإنتاج مصفوفة كاملة الشريك الفائق و تحتوي على مستويات الطاقة الصحيحة لإلغاء كل شيء ما عدا الوضع الفردي المطلوب للأصل.

قبل هذا البحث ، كان من الممكن أن تكون مصفوفات الليزر الشريكة الفائقة أحادية البعد فقط ، مع محاذاة كل عنصر من عناصر الليزر على التوالي و من خلال حل العلاقات الرياضية التي تحكم الاتجاهات التي تقترن فيها العناصر الفردية ببعضها البعض ، توضح هذه الدراسة الجديدة مصفوفة من خمسة صفوف وخمسة أعمدة من الليزر الميكروي.

"عند اقتران مصفوفة الشريك الفائق التناظر مع مصفوفة الليزر الأصلية معًا ، يتم تبديد جميع الأوضاع الفائقة باستثناء الوضع الأساسي ، مما ينتج عنه ليزر أحادي الوضع بقوة 25 ضعفًا وأكثر من كثافة الطاقة بأكثر من 100 مرة يقول الدكتور Zihe Gao ، زميل ما بعد الدكتوراه في برنامج Feng ، "إننا نتصور مقياسًا أكثر دراماتيكية للطاقة من خلال تطبيق مخططنا العام لمجموعة أكبر بكثير حتى في ثلاثة أبعاد و الهندسة التي تقف وراءها هي نفسها ".

تُظهر الدراسة أيضًا أن هذه التقنية متوافقة مع أبحاث الفريق السابقة حول ليزر الدوامة ، والتي يمكنها التحكم بدقة في الزخم الزاوي المداري ، أو كيفية دوران شعاع الليزر حول محور حركته ، إن القدرة على التلاعب بهذه الخاصية للضوء يمكن أن تمكن الأنظمة الضوئية المشفرة بكثافات أعلى مما كان يتصور سابقًا.

و قال فنغ: "إن جلب التناظر الفائق إلى مصفوفات الليزر ثنائية الأبعاد يشكل باعت امل قوي للأنظمة الضوئية المتكاملة الواسعة النطاق المحتملة".


المرجو عدم نقل أو إستنساخ الموضوع الحصري
 
أعلى