ابتكار مذهل لتقنية ليزر ينقل البيانات بسرعة 360 جيجابت مع نصف استهلاك الطاقة

طوّرت فرق بحثية في أبريل الحالي تقنيات ليزر جديدة تُعرف بـ “Li-Fi” أو الاتصالات الضوئية، والتي تتجاوز سرعات Wi-Fi التقليدية. حيث سجلت هذه التقنية سرعات نقل بيانات تصل إلى 360 جيجابت/ثانية، وتتميز باستهلاك طاقة أقل، ونطاق ترددي أوسع، وأمان أعلى.

آلية عمل التقنية الجديدة

تعتمد تقنية Li-Fi على “مصفوفات ليزر متناهية الصغر” (VCSEL) لنقل البيانات عبر الضوء بدلاً من موجات الراديو. تفتح هذه التقنية آفاقاً لتطوير شبكات داخلية أسرع وأكثر كفاءة، خاصة في الأماكن التي تشهد ازدحامًا كبيرًا في الاتصالات.

التحديات التي تواجه الاتصالات التقليدية

تستند معظم الاتصالات اليوم إلى موجات الراديو، مثل Wi-Fi وشبكات الهاتف المحمول، لكنها تواجه عدة تحديات، بما في ذلك ازدحام الطيف الترددي وتداخل الإشارات في الأماكن المغلقة. كما أن استهلاك الطاقة يرتفع مع زيادة عدد الأجهزة المتصلة. لذلك، يسعى العلماء لاكتشاف بدائل أكثر كفاءة، وكان الحل في استخدام الضوء.

مميزات تقنية الاتصالات الضوئية

تتميز “الاتصالات الضوئية اللاسلكية” بنطاق ترددي أوسع بكثير، وعدم التداخل مع الشبكات التقليدية، وإمكانية توجيه الإشارة بدقة عالية. هذه الميزات تجعلها تقنية مثالية للاستخدام في المنازل والمكاتب والمستشفيات ومراكز البيانات.

تفاصيل النظام وتقنية VCSEL

يعتمد النظام على شريحة صغيرة تحتوي على مصفوفة من الليزرات تُعرف باسم VCSEL، تتكون من 25 ليزرًا (5×5). كل ليزر يعمل بشكل مستقل، مما يسمح لكل واحد منها بإرسال بيانات منفصلة، وبهذا يتمكن النظام من إرسال عدة تدفقات بيانات في نفس الوقت، مما يعزز السرعة الإجمالية بشكل كبير.

الاختبارات العملية والنتائج

في الاختبارات العملية، تم تشغيل 21 ليزرًا من أصل 25، حيث بلغت سرعة كل ليزر بين 13 و19 جيجابت/ثانية، ليكون إجمالي السرعة 362.7 جيجابت/ثانية. تُعد هذه السرعة من بين أعلى السرعات المسجلة لنظام لاسلكي ضوئي بحجم شريحة صغيرة. استخدم الباحثون نظامًا بصريًا متطورًا لتوجيه الضوء بدقة، مما ساعد في تقليل التداخل بين الإشارات.

كفاءة الطاقة والتطبيقات المستقبلية

أظهرت الاختبارات توزيعا متجانسا للضوء بنسبة تتجاوز 90%، مما يسمح بخدمة عدة مستخدمين في نفس الوقت دون مشاكل. وتتميز هذه التقنية بكفاءة عالية في نقل البيانات، حيث بلغ استهلاك الطاقة نحو 1.4 نانو جول لكل بت، أي أقل بحوالي 50% مقارنة بأحدث تقنيات Wi-Fi.

آفاق المستقبل لتقنية Li-Fi

يعتقد الباحثون أن هذه التقنية لن تحل محل Wi-Fi بالكامل، بل ستعمل إلى جانبه. من المتوقع استخدامها في البيئات الداخلية المزدحمة ومراكز البيانات والأنظمة الذكية والشبكات عالية السرعة. كما يمكن دمجها مستقبلًا في أنظمة الإضاءة والأسقف ونقاط الاتصال الذكية.

خاتمة

تمثل تقنية الاتصالات الضوئية بالليزر خطوة مهمة نحو مستقبل الإنترنت اللاسلكي، حيث توفر سرعات فائقة وكفاءة طاقة أعلى وتقليل التداخل. ومع استمرار التطوير، قد تصبح هذه التقنية عنصرًا أساسيًا في شبكات الجيل القادم.