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
‫‪هل يوشك نجم منكب الجوزاء على الانفجار؟
يمس لويد James Lloyd كاتب في بي بي سي ساينس فوكس BBC Science Focus.
ثمة شيء غريب يدور في كوكبة الجبار Orion constellation. ففي أكتوبر 2019 بدأ سطوع نجم منكب الجوزاء Betelgeuse الأحمر الذي يُعد كتف الجبار الأيمن أو الأيسر عندما ننظر إليه يخفت بشكل غير اعتيادي. وخلال يناير وفبراير 2020، وصل إلى مستوى قياسي منخفض؛ نحو %40 من سطوعه المعتاد. نحن نعلم أن منكب الجوزاء نجم ناضج، وأنه سينفجر ذات يوم ليشكل سوبرنوفا مستعر أعظم Supernova. لكن خفوته ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪زراعة تريليون شجرة ربما ليست فكرةً جيدة
طلق المنتدى الاقتصادي العالمي في شهر فبراير 2020 مبادرة عالمية جديدة هدفها زراعة واستصلاح وصيانة تريليون شجرة حول العالم. وتهدف الخطة التي سُميت 1t.org التي حصلت في دافوس على تأييد الرئيس الأمريكي دونالد ترامب Donald Trump واختصاصية علم الرئيسيات جين غودال Jane Goodall، إلى بدء عملية كثيفة لاستصلاح الطبيعة لحماية التنوع البيولوجي ومكافحة تغير المناخ. وفي بيان، قال مارك بينيوف Marc Benioff، الرئيس التنفيذي لشركة البرمجيات سيْلزفورس Salesforce ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪"فَمُ الحُوتِ" ...كوكب ما زال يفاجئ العلماء
في عام 2008 أعلن فلكيون اكتشاف كوكب خارجي سمّي فم الحوت ب بعد أن توقّع بعضهم وجوده قبل ذلك بثلاث سنوات البحوث العلمية المستمرة حول ذلك الكوكب أظهرت في أواخر أبريل من عام 2020 أنه لا وجود لهذا الكوكب! الاكتشاف الفعلي لكواكب خارجية جرى في تسعينات القرن العشرين حين استخدم الفلكيون أجهزة رصد متطورة وأقمارا اصطناعية وتقنيات حديثة د. أبو بكر خالد سعد الله أكاديمي وباحث، المدرسة العليا للأساتذة، القبة، الجزائر
في عام 2008 أعلن بعض ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪بكتيريا الأمعاء مكنتنا من السفر بعيداً
ساعدنا أقدامنا على المشي، لكن بكتيريا الأمعاء هي التي مكنتنا من الانتشار في مختلف بقاع الأرض، وفقاً لدراسة جديدة أجراها فريق من العلماء من جامعة ولاية كارولاينا الشمالية بالولايات المتحدة. ويقترح الباحثون أن الميكروبيوم Microbiome في أمعائنا كان العامل الحاسم الذي سمح لنا بالتكيف والعيش في أماكن جديدة. ولا تزال الفرضيات التي اقترحتها هذه الدراسة بحاجة إلى اختبارها من قبل علماء الأحياء القديمة Palaeoanthropologists والإيكولوجيين والباحثين ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪كيف تجعل السماء تُمطر
قلم: سكوت داتفيلد
قد تبدو القدرة على التحكم في الطقس ضرباً من الخيال العلمي، ولكن منذ أربعينات القرن العشرين، يغيّر العلماء العناصر باستخدام الاستمطار Cloud seeding. كما يوحي الاسم، فإن الاستمطار هو العملية التي تُطلق عبرها «بذور المطر»- في شكل ملح مائدة بسيط أو يوديد الفضة- في الغلاف الجوي لتكاثف السحب. وتتشكل السحب بطبيعتها عندما تتكثف جزيئات الماء المتبخر حول الغبار والجليد في الغلاف الجوي، فيما يُعرف بالنواة Nucleus. ومع تجمع المزيد ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪الأطباء يكتشفون حالة نادرة «للأصابع التلسكوبية»
قلم: نيكوليتا لانيز
تسببت حالة نادرة في ارتداد أصابع امرأة إلى داخل يدها مع اضمحلال عظام يدها ومعصمها، كما ورد في التقرير الطبي. وتسبب فقدان العظام في جعل أصابع المرأة البالغة من العمر 69 سنة تنثني إلى الخلف إلى يدها مثل أجزاء من تلسكوب مؤلف من أجزاء متراكبة، وهو عرض واضح يفسر لقب الحالة غير المعتاد، ‘الأصابع التلسكوبية’ Telescoping fingers. ووفقا لتقرير نشر في عام 2013 في مجلة إيكلينيكا علم الروماتيزم Reumatologia Clinica، يقدر أن 3.7 إلى ... (قراءة المقال)
‫‪التلسكوب Unistellar eVscope
قلم: بول موني
لقد راجعنا العديد من التلسكوبات الصغيرة في مجلة ، وكثيراً ما أضفنا نصيحة أن تبقي توقعاتك البصرية متواضعة. مع الأسف، لا تمتاز التلسكوبات الصغيرة بقدرة كبيرة على التقاط الضوء، ولن تنتج صوراً مفصلة مثل التي المعروضة غالباً على صناديقها جيدة التصميم. غير أن التلسكوب Unistellar eVscope يتحدى هذه النظرة، بينما يلقي ربما نظرة ثاقبة على مستقبل علم الفلك البصري. فقد طورت شركة Unistellar بالاشتراك مع المعهد SETI التلسكوب كنظام سهل ... (قراءة المقال)
‫‪سديم الوردة
وب باورز، هافرهيل، سوفولك، 20 يناير 2020
يقول بوب: “كان هذا هدفاً جيداً، هناك مباشرة إلى الشرق فوق الحقول المفتوحة، حيث لا يوجد تلوث ضوئي. وبالنظر إلى كبر حجمه، فقد أردت تجربة مجال الرؤية مع تلسكوبي الجديد Celestron RASA 8 وكاميرا Atik Horizon وقد كنت سعيداً جداً بالنتيجة. أعتقد أن التحدي يكمن في التقاط ألوان النجم بشكل صحيح لإظهار النجم الأصفر البارز”. المعدات المستخدمة: الكاميرا: Atik Horizon ملونة، أحادية اللقطة التلسكوب: Celestron ... (قراءة المقال)
‫‪حركة متعرجة للشعرى اليمانية
يفرين ستيفن، تاميل نادو، الهند، 27 أبريل 2020
يقول غيفرين: “كنت أرغب في التقاط جميع ألوان نجم الشعرى اليمانية Sirius في صورة واحدة، بسرعة خطرت لي طريقة التعريض الضوئي طويل المدة مع الذيول الضوئية التي يمكن تنفيذها بأرجحة مدروسة لكاميرتي. وقد سررت جداً بأنني استطعت تسجيل ألوان كثيرة بقدر ما فعلت”. المعدات المستخدمة: الكاميرا: Canon 200D DSLR التعريض الضوئي: ISO 3200, f/5.6, 5 برامج المعالجة: ... (قراءة المقال)
‫‪اصنع أدواتك الفلكية بنفسك .. صمم نموذجاً لكويكب
اري ماكنتاير Mary McIntyre: عالمة فلك، ومصورة فلكية متخصصة، تقيم في أوكسفورد شاير
الكويكبات هي أجسام صخرية صغيرة، معظمها يدور حول الشمس في حزام الكويكبات بين كوكبي المريخ والمشتري. فهذه الصخور الفضائية هي مواد متبقية من عملية تشكل المجموعة الشمسية. وعلى الرغم من أن رصد الكويكبات بالتلسكوبات الأرضية ربما لا تكون مشوقة جدا بسبب سطوع أسطحها المنخفض، إلا أن دراستها مهمة لفهمنا لعملية تشكل الكواكب. تسمح لك عملية صنع نموذج لكويكب بدراسة ... (قراءة المقال)
‫‪TESS يواصل بحثه عن الكواكب
. إيزي بارسن Ezzy Pearson: هي محررة الأخبار في مجلة BBC Sky at Night، وقد حصلت على دكتوراه في علم الفلك خارج المجريّ من جامعة كارديف
على مدار العامين الماضيين كان القمر الاصطناعي لمسح الكواكب النجمية Exoplanet العابرة أمام نجومها Transiting Exoplanet Survey Satellite اختصاراً: القمر الاصطناعي TESS يراقب النجوم بحثاً عن كواكب جديدة. وفي هذا انتهت مهمته الأساسية، بعد أن مسح %70 من السماء وهي مساحة أكبر ب 400 ضعف مما مسحه سلفه، تلسكوب كبلر ... (قراءة المقال)
‫‪استعد لمراقبة الكوكب الأحمر
يت لورانس Pete Lawrence: هو عالم فلك متمرس ويشارك في تقديم حلقات The Sky at Night
ساد كوكب الزهرة الساطع في مشهد شفق مساء سماء الليل في النصف الأول من العام 2020. ومع وجوده الآن في سماء الفجر، فقد احتل المشتري وزحل مشهد سماء المساء على ارتفاع منخفض باتجاه الجنوب. وفي وقت لاحق من هذا العام، هناك حدث كوكبي كبير يجب ترقبه، إذ سيبدو الكوكب الأحمر مرتفعاً وساطعاً في سماء المساء. في الواقع، سنرى في هذا الخريف أفضل حادثة تقابل Opposition للمريخ ... (قراءة المقال)