زنگ تفريح شماره 84
مهندسان برق موفق شدند پالس‌هاي نوري كوتاه و قدرتمندي را برروي بتابانند. اين امر گام مهمي در جهت رابط‌هاي نوري است كه احتمالا جاي‌گزين سيم‌هاي مسي انتقال‌دهنده اطلاعات ميان تراشه‌هاي كامپيوتري امروزي خواهد شد. اخيرا مهندسان برق دانشگاه سن ديگو اولين فشرده‌ساز پالس فوق كوچك و كم مصرف را بر روي يك تراشه سيليكوني قرار دادند.
اين مولد مينياتوري پالس‌هاي كوتاه، يكي از مهم‌ترين موانع بر سر راه رابط‌هاي نوري قابل استفاده در كامپيوترها، مراكز داده، كاربردهاي تصويربرداري و امثال آن را برطرف مي‌كند. اين رابط‌هاي نوري كه فشرده سازي پالس كانال‌هاي داده‌اي كند را سرعت مي‌بخشند، نرخ‌هاي انتقال اطلاعاتي بسيار بالاتري دارند و كمتر از سيم‌هاي مسي فعلي هم گرما توليد ميكنند.
فشرده ساز پالس روشي اقتصادي‌تر براي برخي فناوري‌هاي تصويربرداري مانند طيف نگاري و تصويربرداري نوري است. از طيف نگاري در مطالعه ليزر و رفتار الكترون‌ها و از تصويربرداري نوري در توليد عكس‌هاي سه بعدي از بافت‌هاي زيستي استفاده مي‌شود.
جاي‌گزيني سيم‌هاي مسي با رابط‌هاي نوري علاوه بر افزايش نرخ تبادل اطلاعات، مصرف انرژي را هم كه با افزايش گرما و سوييچ كردن و مخابره سيگنال‌هاي الكترونيك بيشتر مي‌شود، كاهش مي‌دهد.
پالس‌هاي فشرده شده هفت بار از پالس اصلي خود كوتاهتر هستندو اين ميزان بيشترين فشرده‌سازي‌اي است كه تا امروز بر روي يك تراشه به دست آمده است.
تا چند وقت اخير، اين گونه فشرده‌سازي با كيفيت نيازمند استفاده از عدسي‌هاي بزرگ يا سيستم‌هاي فيبري بود كه هردو حجيم هستند و به درد استفاده عملي در رابط‌هاي نوري براي كامپيوترها و ساير وسايل الكترونيك نمي‌خورند.
در اين روش، تركيب فشرده‌سازي بالا و كوچك‌سازي از طريق يك ابزار راهنماي نور در ابعاد نانو با نام «عنصر تركيبي متفرق كننده» ميسر شده است.
فشرده‌سازي پالس در دو مرحله عمل مي‌كند. در مرحله اول، طيف نور ورودي منتشر مي‌شود. مثلا اگر ورودي نور سبز باشد، خروجي آن نورهاي قرمز، سبز و آبي خواهد بود. در مرحله دوم، عنصر تركيبي متفرق كننده كه از سوي مهندسان برق توليد شده است، طوري نور را تغيير مي‌دهد كه هر طيف پالس با سرعت برابري حركت كند. فشرده سازي در همين هماهنگي سرعت طيف‌ها نهفته است.
فرض كنيد نورها چند اتومبيل هستند. اگر از بالا نگاه كنيد، اتومبيل‌ها به صورت يك صف دراز حركت ميكنند. يك پالس نور را مي‌توان همين طور توصيف كرد. بعد از مرحله اول فشرده سازي پالس، اتومبيل‌ها ديگر در يك صف حركت نمي‌كنند و سرعت‌هايشان متفاوت شده است. سپس اتومبيل‌ها از شبكه متفرق كننده عبور ميكنند و برخي سرعت گرفته و بقيه آرام‌تر حركت ميكنند تا جايي كه سرعت همگي يكسان شود. حال اگر از بالا نگاه كنيد، اتومبيل‌ها همگي در يك رديف و در كنار هم هستند و همگي همزمان از خط پايان عبور ميكنند.
به گفته يشاياهو فينمن، پروفسور دانشكده مهندسي برق و كامپيوتر دانشگاه سن ديگو در كاليفرنيا، اين كار در آينده باعث مي‌شود چندين پهناي باند كانالي با فشرده‌سازي پالس تركيب شوند و يك كانل با پهناي باند بالا بر روي تراشه ايجاد كنند. اين ابزارهاي سرعت بخش براي ارتباطات فوق سريع در داخل و خارج پردازشگرهاي الكترونيكي ديجيتال ضروري خواهند بود.
