المنظومة الليزرية المزدوجة الأبعاد: الثورة الجديدة في رصد الأهداف المعادية

[3z000z-24]

بسم آلله
آلرحمن آلرحيم

تم تصغير هذه الصورة. إضغط هنا لمشاهدة الصورة كاملة. الصورة الأصلية بأبعاد 1200 * 1062 و حجم 200KB.

ثورة كبيرة في قدرات الرصد المستقبلية متوقعة من خلال الاختراقات
التكنولوجية التي تم تحقيقها على المستوى النانوي لدى وكالة مشاريع أبحاث الدفاع
المتقدمة الأميركية – داربا، وذلك من خلال منظومة مزدوجة الأبعاد لليدار (LADAR)
للكشف وتحديد المدى ليزرياً.

إن
معظم الناس معتادون على مفهوم الرادار، حيث أن موجات الترددات اللاسلاكية (RF) تطوف
في الجو وتنعكس عن الهدف، ثم تعود إلى نظام الرادار لمعالجتها. والفترة الزمنية
التي تستغرقها الترددات اللاسلكية للعودة إلى الرادار مرتبطة بالمسافة بين الهدف
والرادار. وخلال العقود الأخيرة، حدثت ثورة في هذه التكنولوجيا عبر منظومات المسح
الإلكتروني (ESA) التي تنقل موجات الراديو الترددية في اتجاه معين بدون أي حركة
ميكانيكية.

فإن كل
وحدة بث في هذا الرادار تغير طورها وسعة الذبذبة لتكوين حزمة موجية رادارية منطلقة
في اتجاه محدد عبر تداخل بنّاء ومتلف لوحدات البث الأخرى فيه.

وهكذا،
كما يعمل الرادار، فإن نظام الليدار (LADAR)، وهو نظام الكشف
وتحديد المدى بواسطة الليزر، يتولى مسح مجال رؤية معين
لتحديد المسافة والمعلومات الأخرى، ولكنه يستخدم حزمة إشعاعية بصرية بدلاً من موجات
الترددات اللاسلكية. ويوفر الليدار مستوى معلومات أكثر تفصيلاً يمكن
استخدامه للتطبيقات كرسم الخرائط الثلاثية الأبعاد السريع.

لكن
أساليب توجيه الحزمات الإشعاعية البصرية الحالية المطلوبة لليدار، والتي يرتكز
معظمها على عملية دوران ميكانيكي بسيط، هي ببساطة أضخم أو بطيئة أو غير دقيقة بما
يكفي لتحقيق القدرة الكاملة المطلوبة من نظام الليدار.

في هذا
الإطار تمكّن الباحثون في وكالة مشاريع أبحاث الدفاع المتقدمة الأميركية - داربا
مؤخراً من برهان عملانية المنظومة الطورية البصرية المزدوجة الأبعاد الأكثر تعقيداً
على الإطلاق. فإن هذه المنظومة ذات الأبعاد 576 ميكرومتر x 576 ميكرومتر، أي
تقريباً بحجم رأس الدبوس، هي مؤلفة من 4096 (64 x 64) هوائي نانوي مدمجة في رقاقة
سيليكون.

تم
التوصل إلى هذا الاختراق العلمي بشكل رئيسي عبر تطوير تصميم قابل لتعزيزه بعدد كبير
من الهوائيات النانوية، وتطوير تقنيات تصنيع ميكروية جديدة، ودمج العناصر الضوئية
والإلكترونية ضمن رقاقة واحدة.

"قد
بؤدي دمج كافة عناصر المنظومة الطورية البصرية ضمن تصميم رقاقة صغرية مزدوجة
الأبعاد إلى قدرات جديدة للاستشعار والتصميم." حسب قول سانجاي رامان، مدير برنامج
الدمج المتنوّع غير المتجانس القابل للتطبيق من داربا.

"فمن
خلال توفير هذا التشغيل لنموذج بحجم الرقاقة، يمكن لهذه المنظومة توليد أنساق حزمات
إشعاعية عالية الاستبانة، وهي القدرة التي لطالما حاول الباحثون ابتكارها باستخدام
المنظومات النسقية البصرية. وتعتبر هذه الرقاقة تكنولوجيا ممكّنة بالفعل لمجموعة
كبيرة من النظم، وقد تحدث يوماً ما ثورة على مستوى الليدار بالطريقة نفسها تقريباً
التي أحدثت فيها منظومات المسح الإلكتروني ESA ثورة على مستوى الرادار. بالإضافة
إلى اعتماد هذه الرقاقة في الليدار، يمكن استخدامها أيضاً للتصوير الطبي البيولوجي
وعروض التصوير المجسّم الثلاثي الأبعاد، والاتصالات البيانية بمعدلات عالية مفرطة."

وهكذا
تشمل الخطوات المستقبلية دمج عناصر ليزر غير مصنوعة من السيليكون مع عناصر ضوئية
أخرى ونظم معالجة وتحكّم إلكترونية منوعة من السيليكون مباشرة على الرقاقة باستخدام
تقنية الدمج البصري الإلكتروني غير المتجانس التي يتم تطويرها حالياً.