📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

المصباح العادي يضيء في كل الاتجاهات، وبعد بضعة أمتار فقط يضعف شعاعه لدرجة أنه بالكاد يضيء الجدار. الغلاف الجوي يشتت الضوء، والرياح والتيارات الحرارية تشوهه أكثر. لكن إذا مددنا للضوء أنبوبًا غير مرئي في الهواء مباشرة، فسيسير الشعاع عبره كما يسير الماء في خرطوم.

وهذا ما تم تحقيقه باستخدام نبضات ليزر قصيرة. يقوم الليزر بتسخين قناة ضيقة في الهواء لفترة وجيزة، فتصبح أشبه بعدسة: الضوء بداخلها لا ينتشر إلى الجوانب، بل يتقدم إلى الأمام. تسمى هذه القناة الدليل الموجي الهوائي. سابقًا، كان يُنشأ فقط في المختبر، على مسافة تصل إلى 42 مترًا. الآن ولأول مرة خرجوا إلى الهواء الطلق ونقلوا الضوء لمسافة 100 متر — في رياح حقيقية تصل سرعتها إلى مترين في الثانية، وفي الضباب وتقلبات درجات الحرارة. لم تنهار القناة.

أظهرت التجارب أن العدو الرئيسي لهذه القناة هو الرياح الجانبية. فهي تدفع الهواء الساخن جانبًا، فتنحني القناة. لكن حتى مع هبوب الرياح، استمرت القناة لفترة كافية لنقل الإشارة. جمع العلماء التجربة مع الحسابات وفهموا كيف تقصر الرياح عمر الدليل الموجي. الآن يمكن ضبط وضع عمل الليزر وفقًا للطقس.

لماذا هذا مهم؟ لإرسال الطاقة أو الاتصالات لمسافات طويلة دون أسلاك ودون مرايا ضخمة. طائرة مسيّرة تتلقى الطاقة ليس عبر كابل، بل عبر شعاع رفيع لا يتشتت حتى في المطر. أو سفينة في البحر تحافظ على اتصال مع الشاطئ عبر الضباب. مئة متر هي مجرد خطوة أولى، لكنها في الهواء الطلق بالفعل.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2608.10369v1

Optical power densities for standoff spectroscopy, remote sensing, directed energy, and free-space optical communications are limited by diffraction and adverse atmospheric conditions such as turbulence, fog, and wind. Air waveguides, generated by ultrashort-pulsed laser filamentation, are a promising approach for transmission and collection of optical signals over long distances, overcoming beam diffraction and, for point-like sources, inverse square signal falloff with distance. In this work, we demonstrate outdoor guiding for the first time over a record length of ~100 m, exceeding the prior (indoor) record of 42 m. We correlate air waveguide performance to a range of real atmospheric conditions including turbulent refractive index structure parameter ($$C_n^2$$) values up to ~$$2.5\times10^{-14} m^{-2/3}$$, crosswind speeds up to ~2 m/s, as well as temperature, pressure, and humidity variations. Accompanying propagation simulations provide insight into the real effects of these environmental perturbations, particularly crosswind, on waveguide performance and lifetime. Our results pave the way for quasi-continuous air waveguiding with kHz-scale repetition rate filaments in challenging outdoor environments.