छोटी फोटोनिक लालटेन लेजर सिस्टम और फाइबर-ऑप्टिक नेटवर्क में क्रांति ला सकती है

पेसाच बेन्सन द्वारा • 11 मार्च, 2026
यरुशलम, 11 मार्च, 2026 (टीपीएस-आईएल) — इज़रायली वैज्ञानिकों ने एक सूक्ष्म ऑप्टिकल उपकरण विकसित किया है जो दर्जनों छोटे सेमीकंडक्टर लेज़रों से प्रकाश को न्यूनतम ऊर्जा हानि के साथ एक एकल ऑप्टिकल फाइबर में जोड़ सकता है, जिससे उच्च-शक्ति लेज़र सिस्टम, ऑप्टिकल संचार, और सेंसिंग और इमेजिंग सिस्टम को सरल बनाया जा सकता है।

यरुशलम के हिब्रू विश्वविद्यालय में शोधकर्ताओं की एक टीम — विश्वविद्यालय के एप्लाइड फिजिक्स संस्थान में प्रोफेसर डैन एम. मारोम के मार्गदर्शन में पीएचडी छात्र योआव डाना के नेतृत्व में — ने एक छोटा 3डी-प्रिंटेड उपकरण बनाया है जिसे फोटोनिक लालटेन के रूप में जाना जाता है, जो कई लेज़रों से प्रकाश को चमक बनाए रखते हुए एक एकल मल्टीमोड ऑप्टिकल फाइबर में मिला सकता है। उनकी मुख्य सफलता यह दिखाना था कि उपकरण ऐसे लेज़रों से प्रकाश को कुशलतापूर्वक जोड़ सकता है जो कई स्थानिक मोड उत्सर्जित करते हैं — कुछ ऐसा जो पहले के फोटोनिक लालटेन डिज़ाइन नहीं कर सकते थे।

एक ऑप्टिकल फाइबर में, प्रकाश हमेशा एक संकीर्ण किरण के रूप में यात्रा नहीं करता है। इसके बजाय, यह फाइबर के पार-अनुभाग में विभिन्न पैटर्न में यात्रा कर सकता है। इन पैटर्न को स्थानिक मोड कहा जाता है। एक सिंगल-मोड फाइबर में, केवल प्रकाश का एक पैटर्न यात्रा कर सकता है, जबकि एक मल्टीमोड फाइबर में, कई पैटर्न एक साथ यात्रा कर सकते हैं, प्रत्येक फाइबर के माध्यम से थोड़ा अलग पथ लेता है। एक सामान्य सादृश्य स्थानिक मोड की तुलना सुरंग में लेन से करता है: एक संकीर्ण सुरंग केवल एक लेन यातायात की अनुमति देती है, जबकि एक चौड़ी सुरंग कई लेन की अनुमति देती है, जिसमें प्रत्येक लेन फाइबर के माध्यम से प्रकाश ले जाने वाले एक अलग स्थानिक मोड का प्रतिनिधित्व करती है।

उच्च-शक्ति लेज़र सिस्टम अक्सर अधिक आउटपुट प्राप्त करने के लिए कई छोटे लेज़रों से प्रकाश को संयोजित करने पर निर्भर करते हैं। हालांकि, इन स्रोतों को कुशलतापूर्वक एक फाइबर में जोड़ना लंबे समय से एक तकनीकी चुनौती रही है, खासकर जब लेज़र प्रकाश के कई स्थानिक मोड उत्सर्जित करते हैं। पारंपरिक फोटोनिक लालटेन सिंगल-मोड इनपुट के लिए डिज़ाइन किए गए थे, जिससे वे उच्च-शक्ति वर्टिकल-कैविटी सरफेस-एमिटिंग लेज़र एरे (वीसीईएल) द्वारा उत्पादित मल्टीमोड प्रकाश के लिए अनुपयुक्त थे, जिनका व्यापक रूप से ऑप्टिकल संचार, सेंसिंग सिस्टम और उच्च-शक्ति औद्योगिक लेज़रों में उपयोग किया जाता है।

हिब्रू विश्वविद्यालय की टीम ने एक नए प्रकार के मल्टीमोड फोटोनिक लालटेन को डिजाइन करके इस समस्या का समाधान किया है जो कई मल्टीमोड लेज़र स्रोतों को सावधानीपूर्वक इंजीनियर ऑप्टिकल संक्रमण के माध्यम से एक एकल मल्टीमोड फाइबर में सहजता से विलय करने की अनुमति देता है।

प्रयोगों में, वैज्ञानिकों ने 7, 19, और यहां तक कि 37 वीसीईएल लेज़रों को एक एकल फाइबर में संयोजित करने में सक्षम उपकरणों का प्रदर्शन किया। चूंकि प्रत्येक लेज़र प्रकाश के कई स्थानिक मोड उत्पन्न करता है, इसलिए सिस्टम कुल मिलाकर 222 स्थानिक मोड का समर्थन करने में सक्षम था।

दर्जनों लेज़र इनपुट को संयोजित करने के बावजूद, उपकरण अत्यंत छोटे बने रहे। संपूर्ण फोटोनिक लालटेन संरचना आधे मिलीमीटर से भी कम लंबी है, जो पारंपरिक ऑप्टिकल मल्टीप्लेक्सिंग सिस्टम की तुलना में कई गुना छोटी है जो लेंस और बड़े ऑप्टिकल असेंबली पर निर्भर करती है।

उपकरणों ने उच्च दक्षता भी बनाए रखी, जिसमें 19-इनपुट डिवाइस के लिए लगभग 0.6 डेसिबल और 37-इनपुट संस्करण के लिए लगभग 0.8 डेसिबल का कपलिंग लॉस था।

नए फोटोनिक लालटेन पारंपरिक प्रणालियों की तुलना में बहुत छोटे, अधिक कॉम्पैक्ट उपकरण में शक्तिशाली, केंद्रित बीम का उत्पादन करके, कई छोटे लेज़रों के आउटपुट को एक एकल फाइबर में संयोजित करके उच्च-शक्ति लेज़र सिस्टम को बदलने के लिए तैयार हैं। उनका सूक्ष्म आकार और उच्च दक्षता उन्हें उन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाती है जहां जगह सीमित है, जिससे पोर्टेबल या लघु लेज़र प्रौद्योगिकियां सक्षम होती हैं जो अभी भी महत्वपूर्ण ऑप्टिकल शक्ति प्रदान करती हैं।

फोटोनिक लालटेन फाइबर-ऑप्टिक नेटवर्क की डेटा क्षमता को बहुत बढ़ा सकते हैं और ऑप्टिकल संचार, सेंसिंग और वैज्ञानिक अनुसंधान में प्रगति को सक्षम कर सकते हैं। वे मेडिकल इमेजिंग, स्वायत्त वाहनों और रोबोटिक्स के लिए लिडार में अधिक सटीक माप का समर्थन करते हैं, और खगोल विज्ञान में जटिल प्रकाश स्रोतों को कैप्चर और चैनल कर सकते हैं।

इज़राइल इनोवेशन अथॉरिटी द्वारा वित्त पोषित और इज़रायली कंपनी सिवान लेज़र्स के साथ किए गए इस अध्ययन को सहकर्मी-समीक्षित नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित किया गया था।