Ni Pesach Benson • Marso 11, 2026
Jerusalem, Marso 11, 2026 (TPS-IL) — Nakabuo ang mga siyentipikong Israeli ng isang microscopic optical device na kayang pagsamahin ang liwanag mula sa dose-dosenang maliliit na semiconductor laser sa iisang optical fiber na may kaunting pagkawala ng enerhiya, na posibleng magpapasimple sa mga high-power laser system, optical communications, at sensing at imaging systems.
Isang pangkat ng mga mananaliksik sa Hebrew University of Jerusalem — pinangunahan ni Ph.D. student na si Yoav Dana sa ilalim ng gabay ni Professor Dan M. Marom sa Institute of Applied Physics ng unibersidad — ang lumikha ng isang maliit na 3D-printed device na kilala bilang photonic lantern na kayang pagsamahin ang liwanag mula sa maraming laser sa iisang multimode optical fiber habang pinapanatili ang liwanag nito. Ang kanilang pangunahing tagumpay ay ang pagpapakita na ang device ay maaaring mahusay na pagsamahin ang liwanag mula sa mga laser na naglalabas ng maraming spatial modes — isang bagay na hindi nagawa ng mga naunang disenyo ng photonic lantern.
Sa isang optical fiber, ang liwanag ay hindi palaging naglalakbay bilang isang manipis na sinag. Sa halip, maaari itong dumaan sa fiber sa iba’t ibang pattern sa buong cross-section nito. Ang mga pattern na ito ay tinatawag na spatial modes. Sa isang single-mode fiber, isang pattern lamang ng liwanag ang maaaring dumaan, habang sa isang multimode fiber, maraming pattern ang maaaring sabay-sabay na dumaan, bawat isa ay gumagawa ng bahagyang naiibang landas sa fiber. Ang isang karaniwang analohiya ay naghahambing ng mga spatial modes sa mga lane sa isang tunnel: ang isang makitid na tunnel ay nagpapahintulot lamang ng isang lane ng trapiko, habang ang isang mas malawak na tunnel ay nagpapahintulot ng maraming lane, kung saan ang bawat lane ay kumakatawan sa isang iba’t ibang spatial mode na nagdadala ng liwanag sa fiber.
Ang mga high-power laser system ay madalas na umaasa sa pagsasama-sama ng liwanag mula sa maraming mas maliliit na laser upang makamit ang mas malaking output. Gayunpaman, ang mahusay na pag-uugnay ng mga pinagkukunang ito sa isang fiber ay matagal nang naging isang teknikal na hamon, lalo na kapag ang mga laser ay naglalabas ng maraming spatial modes ng liwanag. Ang mga tradisyonal na photonic lantern ay idinisenyo para sa single-mode inputs, na ginagawa silang hindi angkop para sa multimode light na ginawa ng high-power vertical-cavity surface-emitting laser arrays (VCSELs), na malawakang ginagamit sa optical communications, sensing systems, at high-power industrial lasers.
Nalutas ng pangkat ng Hebrew University ang problemang ito sa pamamagitan ng pagdidisenyo ng isang bagong uri ng multimode photonic lantern na nagpapahintulot sa maraming multimode laser sources na maayos na magsama sa isang solong multimode fiber sa pamamagitan ng isang maingat na ginawang optical transition.
Isang paglalarawan ng isang microscale photonic lantern na direktang naka-print sa VCSEL chip. Credit Yoav Dana/TPS-IL
Sa mga eksperimento, nagpakita ang mga siyentipiko ng mga device na may kakayahang pagsamahin ang 7, 19, at kahit 37 VCSEL laser sa iisang fiber. Dahil ang bawat laser ay gumagawa ng ilang spatial modes ng liwanag, ang sistema ay nakapagsuporta ng hanggang 222 spatial modes sa kabuuan.
Sa kabila ng pagsasama-sama ng dose-dosenang laser inputs, nanatiling napakaliit ng mga device. Ang buong istraktura ng photonic lantern ay mas mababa sa kalahating milimetro ang haba, na mas maliit ng maraming order of magnitude kaysa sa mga tradisyonal na optical multiplexing system na umaasa sa mga lente at mas malalaking optical assemblies.
Napanatili rin ng mga device ang mataas na kahusayan, na may coupling losses na kasingbaba ng humigit-kumulang 0.6 decibels para sa isang 19-input device at humigit-kumulang 0.8 decibels para sa isang 37-input na bersyon.
Ang mga bagong photonic lantern ay inaasahang magpapabago sa mga high-power laser system sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng output ng maraming maliliit na laser sa iisang fiber, na lumilikha ng malalakas, nakakonsentrang mga sinag sa isang mas maliit at mas compact na device kaysa sa mga tradisyonal na sistema. Ang kanilang microscopic na laki at mataas na kahusayan ay ginagawa silang perpekto para sa mga aplikasyon kung saan limitado ang espasyo, na nagpapahintulot sa mga portable o miniaturized na teknolohiya ng laser na naghahatid pa rin ng malaking optical power.
Maaaring lubos na mapataas ng mga photonic lantern ang kapasidad ng data ng mga fiber-optic network at magbigay-daan sa mga pag-unlad sa optical communications, sensing, at scientific research. Sinusuportahan nila ang mas tumpak na mga pagsukat sa medical imaging, LiDAR para sa mga autonomous na sasakyan at robotics, at maaaring kumuha at magpadala ng mga kumplikadong pinagmumulan ng liwanag sa astronomy.
Ang pag-aaral, na pinondohan ng Israel Innovation Authority at isinagawa kasama ang Israeli company na Civan Lasers, ay nailathala sa peer-reviewed na Nature Communications.