فانوس ضوئي لعدة جداول: دمج التدفقات الضوئية سريع

الأصل: "First demonstration of a multimode-to-multimode photonic lantern for astronomy"
arXiv:2608.18912v1 · 2026-08-19 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
يتم جمع الضوء من عدة ألياف سميكة في ألياف واحدة دون خسائر.

الضوء في الألياف البصرية يشبه الجدول: فهو ينتشر داخل الخيط الزجاجي، محتجزًا بالانعكاس الداخلي الكلي، ولا يخرج عن حدوده. الألياف السميكة، لامتلاكها عددًا كبيرًا من الأنماط، تمرر العديد من هذه «الجداول» في وقت واحد؛ أما الرفيعة فتمرر نمطًا واحدًا فقط. غالبًا ما يحتاج علماء الفلك إلى إعادة توزيع الضوء من ألياف سميكة متعددة الأنماط إلى عدة ألياف رفيعة، لتحليله طيفيًا لاحقًا. ولهذا الغرض، استُخدم منذ زمن طويل جهاز يسمى الفانوس الضوئي: فهو ينقل الضوء بسلاسة، دون خسائر بسبب التشتت، من ألياف سميكة واحدة إلى حزمة من الألياف الرفيعة.

الآن، صنع المهندسون فانوسًا يعمل في الاتجاه المعاكس. فقد أخذوا عدة ألياف سميكة ووصلوها بألياف سميكة واحدة. يندمج الضوء من جميع الألياف في تدفق واحد، تمامًا كما تندمج عدة جداول لتشكل نهرًا. الخسائر في هذه العملية أقل من عشرة بالمائة — تقريبًا كل الضوء يصل إلى الطرف الخارجي. تم تجميع الجهاز واختباره على أطوال موجية مختلفة، وكانت خصائصه مستقرة في جميع النطاق المختبر.

سابقًا، لم يكن من الممكن ببساطة دمج الضوء من عدة ألياف في ألياف واحدة: كانت التدفقات تتداخل وتسبب تشويشًا متبادلًا، مثل أشخاص يتزاحمون في ممر ضيق. الفانوس الجديد يوجهها بسلاسة، دون «تزاحم»، محافظًا على التماسك ومقللًا الخسائر.

لماذا هذا مهم؟ التلسكوبات الكبيرة تجمع الضوء من مساحة واسعة، لكن نقلها إلى أجهزة التحليل مهمة معقدة. الفانوس الجديد يسمح بدمج الضوء من عدة أجزاء من المرآة دون خسائر كبيرة ودون ضبط معقد. هذه خطوة نحو بناء تلسكوبات لا تتطلب حزمة ضوئية متجانسة تمامًا عند المدخل — وبالتالي يسهل بناؤها وصيانتها.

يمكن للضوء في الألياف البصرية أن يقطع مئات الكيلومترات ويفقد أقل من واحد بالمائة من طاقته — كما لو كان مصباح يدوي يضيء عبر نافذة بسمك جبل.

الفوانيس الضوئية تلهم كتاب الخيال العلمي: في رواية «ضوء النجوم البعيدة»، تربط هذه الأجهزة السفن في شبكة واحدة.

العلماء
Michael FaradayHendrik LorentzWillebrord Snellius
المفاهيم
مستشعر ضوئي مطياف متكامل علم الفلك متعدد الرسل (Multi-messenger Astronomy) مقياس تداخل ليزري مقياس تداخل راديوي كفاءة الفوتون قياس التداخل فائق الطول (VLBI) جهاز إلكتروني ضوئي اختراع الليزر تكامل الفوتونيات الكمومية أنبوب مضاعف ضوئي صمام ثنائي باعث للضوء مقسم شعاع جهاز نانوفوتوني معدِّل مضاعف ضوئي سيليكوني العدسة ألياف بصرية كاشف ضوئي مرشح ضوئي