كيف تُروَّض الموجة القاتلة بالليزر سريع
في المحيط، تظهر أحيانًا موجة عملاقة منفردة تنشأ من العدم ثم تختفي. هذه الموجات القاتلة نادرة لكنها خطيرة. ومضات نادرة وقوية مماثلة تحدث في أنظمة أخرى — من الأسواق المالية إلى الليزر. المشكلة أنها صعبة التنبؤ، بل وأصعب في الاستدعاء عند الطلب.
في العمل الجديد، استخدم الفيزيائيون ليزر شبه موصل — مصدر ضوء صغير موجود في مشغلات DVD وخطوط الألياف البصرية. داخل الليزر، يتأرجح الضوء في اتجاهين، مثل وترين يمكن أن يعزفا منفردين أو معًا. وضع العلماء مرآة خارج الليزر، وبين الليزر والمرآة صفيحة صغيرة تدير اتجاه اهتزاز الضوء. بتدوير هذه الصفيحة، جعلوا الوترين يتبادلان الطاقة بحيث يطلق أحدهما من حين لآخر نبضة ساطعة جدًا. هذه هي الموجة القاتلة في صورة مصغرة.
بتدوير الصفيحة بزوايا مختلفة، يمكن تغيير مدى تكرار هذه الومضات، ومدى ارتفاعها، وما إذا كانت تتجمع في مجموعات. هذه هي المرة الأولى التي لا يتم فيها فقط رصد الموجات القاتلة في الليزر، بل يتم ضبطها بدقة، مثل ضبط شدة الصوت والنغمة في جهاز راديو.
يمكن أن يصبح هذا الليزر القابل للتحكم أداة لدراسة الأحداث الكارثية النادرة في أنظمة أخرى — من الأمواج العملاقة في البحر إلى القفزات الحادة في الشبكات الكهربائية. وبالنسبة للتقنيات البصرية، فهذه خطوة نحو صنع ليزرات تصدر نبضات ضوء فائقة القصر والقوة عند الطلب.
الملخص الأصلي
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2602.02968
Extreme events, or rogue waves, are high-amplitude, rare occurrences that emerge across diverse physical systems and often defy conventional statistical predictions. While optical systems provide a controlled setting for studying these phenomena, achieving deterministic control over their generation remains challenging. Here, we demonstrate a novel approach to induce and precisely modulate extreme events in a semiconductor VCSEL using polarization-controlled optical feedback. By integrating a $$\lambda$$/2-waveplate into a polarization-selective external cavity, we regulate the nonlinear interaction between TE and TM modes. This setup triggers high-intensity, heavy-tailed fluctuations in the TM mode, exhibiting clear signatures of extreme events. We show that these events arise from deterministic energy exchange between modes, as evidenced by strong bipolar correlations and long-range temporal memory. The waveplate angle serves as an effective external parameter, enabling non-monotonic tuning of the event rate, intensity, and temporal clustering. Our study establish a platform for exploring extreme events in dissipative systems, with implications for nonlinear photonics and optical technologies.
تصل الموجات القاتلة في المحيط إلى ارتفاع 20–30 مترًا — أي ما يعادل مبنى من تسعة طوابق، وتظهر حتى في بحر هادئ.
في رواية «الموجة» لتود ستراسر، موجة عملاقة تجتاح مدينة بأكملها — ولا يزال العلماء يتجادلون حول إمكانية التنبؤ بمثل هذا الحدث.