الفيزياء

علم الإلكترونيات الضوئية

1998 تقرير1996 عن العلم في العالم

KFAS

علم الإلكترونيات الإلكترونيات الضوئية الفيزياء

كثر الحديث خلال السنوات الأخيرة عن حقيقة كوننا نعيش في عصر المعلومات. غير أن ثورة المعلومات، التي تشمل الحواسيب وتقانات الاتصالات، كما تشمل الآن الوسائط المتعددة، لا يمكن فصلها عن ثورة المواد.

فالمواد الإلكترونية والفوتونية تشكل أساس منظومات المعلومات والاتصالات، وأساس القدرة الوظيفية المتعاظمة لهذه المنظومات.

وقد استلزم الوصول إلى المستويات الحالية للعمل في الإلكترونيات المكروية ومنظومات الاتصالات السلكية واللاسلكية توليد إشارات كهربائية وبثها ثم التحكم فيها وتضخيمها وتحويلها. وقد تحقق كل واحد من هذه التحسينات بمساعدة مواد جديدة تمامًا أو بإدخال تحسين في تقانات التجهيز.

وقد أدى الانفجار في المعلومات والحاجة إلى نقل كميات كبيرة من البيانات إلى استحداث الفوتونية photonics، وهي عملية تحمل فيها المعلومات بوساطة نبضات من الضوء.

وتتألف هذه التقانة من شعيرة توجيه مصنوعة من زجاج السليكا تنقل نبضات الضوء المنبعثة. وهي وسيلة أكثر كفاءة لنقل المعلومات من نقلها عن طريق إرسال نبضات من إشارات كهربائية عبر الكابلات المحورية.

والمواد المستخدمة لهذا الغرض هي أشباه الموصلات المركبة، مثل أرسنيد-فوسفيد-الإنديوم-الكاليوم، الذي تصنع منه مادة الليزر المستخدم في نقل الضوء والزجاج الفائق النقاوة، وهذا الأخير تصنع منه شعيرات التوجيه.

 

وقد أسهمت الشعيرات الزجاجية بالفعل إسهامًا كبيرًا في الاتصالات الهاتفية عبر مسافات طويلة، كما أسهمت على المستوى المحلي وحتى على مستوى الاتصالات التي تتم داخل المكنات. وتقدمت الفوتونية بسرعة كبيرة منذ ظهور الليزر في عام 1958 وهي مدينة بالكثير لعلم وتقانة المواد، اللذين استحدثا أشباه الموصلات المركبة والزجاج الفائق النقاوة لجعل ذلك ممكنًا.

ويستفيد علم الإلكترونيات الضوئية من التطورات التي حدثت في فيزياء الحالة الصلبة ومكنت من إيجاد وسائل جديدة لاستخدام الإلكترونات والفوتونات.

وقد نمت الإلكترونيات الضوئية بسرعة خلال السبعينات عقب تطوير الألياف الضوئية المنخفضة التكلفة المصنوعة من المرو، وظهور الليزر الذي يعمل بأشباه الموصلات ذات البنية غير المتجانسة المزدوجة، والذي يسّر حدوث التذبذب المستمر عند درجات الحرارة العادية.

وأدت هذه الفتوحات العلمية إلى إجراء بحوث وتطويرات كبيرة في ميدان الاتصالات الضوئية، التي تمثل أحد التطبيقات الرئيسية للإلكترونيات الضوئية.

 

وقد تباطأ معدل التقدم بعض الشيء مع انتشار شبكات الاتصالات بشكل عام في هياكل البنى الأساسية للدول ذات الاقتصادات المتقدمة. غير أن تكلفة العناصر الأساسية في نبائط الإلكترونيات الضوئية ما زالت مرتفعة. وتبذل حاليًا جهود من أجل إنتاج مكونات عالية الأداء بتكلفة منخفضة.

وفي القرن الحادي والعشرين يتوقع أن توفر النبائط الإلكترونية الضوئية (الذاكرات الضوئية، وسائل العرض، والدارات الضوئية المتكاملة، الصور الفوتوغرافية الثلاثية الأبعاد) الأساس لتقدم الكثير من التقانات. ويتوقع أن تؤدي الفتوحات في الإلكترونيات الضوئية إلى جعلها إحدى التقانات المهمة إلى جانب الإلكترونيات في القرن الحادي والعشرين.

وتشكل الإلكترونيات الضوئية العمود الفقري للهياكل الأساسية للمعلومات في العالم وفي الاقتصادات الوطنية، ويظهر أكبر تأثير لها حتى الآن في مجال الاتصالات السلكية واللاسلكية.

إن توافر إمكانات الاتصالات السريعة الانتشار والمنخفضة التكلفة والعالية السرعة واقترانها بتخزين كميات هائلة من المواد الرقمية للصوت والفيديو يُرسي الأساس للاتصالات بوساطة الوسائط المتعددة وطرق المعلومات السريعة superhighway.

 

وتعد أسواق الإلكترونيات الضوئية صغيرة نسبيًا في الوقت الحالي، وتتضمن أساسًا شاشات العرض المسطحة displays، للحواسيب المحمولة  laptop computers. غير أن المكونات الإلكترونية الضوئية تمثل أهمية بالغة لمجموعات كاملة من المنتجات (أجهزة تشغيل الأقراص الصغيرة).

ولا يمكن صنع هذه المنتجات من دونها. ومن ثم، فإن تقانة الإلكترونيات الضوئية مسؤولة عن إيجاد أسواق تبلغ قيمتها نحو 50 بليون دولار أمريكي (في عام 1994)، سترتفع إلى 200 بليون دولار أمريكي على مدى السنوات العشر القادمة.

ويمكن أن تصل قيمة المبيعات السنوية من المكونات الإلكترونية الضوئية (شاشات العرض بصفة أساسية) في الولايات المتحدة وحدها إلى 50 بليون دولار في السنوات الأولى من القرن القادم وإلى 100 بليون بحلول العام 2013.

التقدم العلمي
‫‪اللقاحات القابلة للأكل..
اللقاحات القابلة للأكل تعد بديلا مناسبا للحصول على لقاحات آمنة وفعالة، وهي لقاحات تحتوي على مولد ضد صالح للتناول دول عدة تراهن على الطحالب الدقيقة المعدلة وراثيًا لتطوير لقاح لمرض كوفيد-19 صالح للأكل مستخدمة الهندسة الوراثية د. طارق قابيل أستاذ في كلية العلوم - جامعة القاهرة مصر
     منذ استشراء جائحة فيروس كورونا المستجد المسبب لجائحة كوفيد-19، هرعت كثير من المؤسسات الطبية وحكومات بعض الدول إلى تكثيف البحوث ودعم الدراسات الهادفة ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪إنشاء مستشفيات جديدة في ووهان
ع إبلاغ المستشفيات القائمة عن نقص في الأسرّة بسبب زيادة الطلب الناجم عن انتشار فيروس كورونا السريع، قررت الصين في 24 يناير البدء ببناء مستشفيات جديدة. بعد أقل من أسبوعين، فتحت أبواب المرافق الطبية الجديدة لاستقبال أول المرضى.
أنشئ مستشفيان جديدان في ووهان، عاصمة مقاطعة هوبي، في الأسبوع الأول من شهر فبراير. واستغرق الأمر أقل من أسبوعين للانتقال من وضع حجر الأساس في الموقع إلى البدء باستقبال أول المرضى. والمستشفيان الجديدان - مستشفى ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لماذا تُسبب السمنةُ تفاقمَ مرض كوفيد-19؟
غطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر ومؤسسة هيسينغ-سيمونز Pulitzer Center.
بقلم:     ميريديث وادمان
ترجمة:  مي بورسلي
 
في ربيع هذا العام، بعد أيام من ظهور أعراض تشبه أعراض الإنفلونزا والحمى، وصل رجل إلى غرفة الطوارئ في المركز الطبي بجامعة فيرمونت Vermont Medical Center. كان شابا، في أواخر الثلاثينات من عمره، وكان يعشق زوجته وأطفاله الصغار. وكان يتمتع بصحة جيدة، وقد كرّس ساعات لا نهاية لها في إدارة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪الفيروس التاجي يثير التخمينات حول موسم الإنفلونزا
قلم:    كيلي سيرفيك
ترجمة: مي بورسلي
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر  Pulitzer Center ومؤسسة هايسنغ-سيمونز  Heising-Simons Foundation.
في شهر مارس 2020، بينما كان نصف الكرة الجنوبي يستعد لموسم الإنفلونزا الشتوي أثناء محاربة مرض كوفيد-19 COVID-19، وضعت شيريل كوهين Cheryl Cohen -عالمة الأوبئة، وزملاؤها في المعهد الوطني للأمراض المعدية National Institute for Communicable Diseases بجنوب إفريقيا اختصار: ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪كيف تقاوم العدوى باستعادة شباب جهازك المناعي
قلم:    غرايام لاوتون
ترجمة: محمد الرفاعي
اغسل يديك بعنايةٍ لعشرين ثانية، غطّ عطستك بمرفقك، تجنب ملامسة وجهك، ابقَ على مسافة مترٍ عن الآخرين، وكملجأ أخير ٍ، اعزل نفسك بعيداً عن الجميع لمدة أسبوعٍ مع ما تحتاج إليه من أغراض. وإذا أردت أن تتجنب فيروس كورونا المستجد، فكل هذه أفكارٌ جيدةٌ. لكن، في نهاية المطاف، خطُ الدفاع الذي يقف بينك وبين الإصابة بكوفيد 19 Covid-19 هو جهازك المناعي.
نعلم أن الجهاز المناعي يَضْعُفُ عندما نتقدم في ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لقاح أكسفورد آمن ويحفز على الاستجابة المناعية
قلم:    كلير ويلسون، جيسيكا هامزيلو، آدم فوغان، كونارد كويلتي-هاربر، ليلى ليفربول
ترجمة: مي منصور بورسلي
آخر أخبار فيروس كورونا حتى 20 يوليو 2020 الساعة 5 مساء
 
لقاح أكسفورد المرشح للتطعيم ضد الفيروس التاجي يبدو آمنًا ويحفز على الاستجابة المناعية
اللقاح ضد الفيروس التاجي Coronavirus الذي طورته جامعة أكسفورد University of Oxford بالتعاون مع شركة الأدوية آسترازينيكا AstraZeneca آمنٌ وينشط الاستجابة المناعية لدى الأشخاص، ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪أشباح داخل الجهاز
ظرة داخل مقياس الطيف الكهروستاتيكي الكبير، قلب تجربة كارلسروي تريتيوم نيوترينو، اختصاراً: التجربة كاترين
يصب الفيزيائيون تركيزهم على كتلة النيوترينو، أكثر الجسيمات تحت دون الذرية في الطبيعة مراوغةً. إذْ يُظهر أحدث قياس فائق الدقة أجرته تجربة في ألمانيا أن كتلة النيوترينو أقل بمقدار نصف مليون مرة من كتلة الإلكترون، أخف جسيمات المادة الذرية العادية. ووفقاً للنموذج القياسي Standard Model -أهم ما توصل إليه علم الفيزياء خلال 300 عام ويصف ... (قراءة المقال)