الكسندر لوبينسكي

قمنا في العدد الأخير من SR بتجربة أسلوب جديد في عرض الأخبار "بالمناقشات والتعليقات"، ويبدو أن المبادرة أعجبت قرائنا. هذه المرة، تخضع المواد المنشورة على بوابة الأخبار المعروفة ZDNet حول أنظمة الاتصالات بالليزر للتدقيق مرة أخرى. ويشارككم أحد المتخصصين من شركة Belana البيلاروسية بأفكاره حول هذا الموضوع.

النشر على موقع ZDNet:

الليزر يحل مشكلة عرض النطاق الترددي

وتقوم شركات النقل وصانعو المعدات باختبار تكنولوجيا البيانات عالية السرعة للمؤسسات منذ أشهر، والتي تسمى "الليزر في الفضاء المفتوح" أو "الاتصالات اللاسلكية الضوئية"، والتي ظلت حتى وقت قريب موضوعًا للنقاش النظري والأبحاث والمشاريع التجريبية.
وتخطط شركتا Terabeam وFSONA Communications لتقديم أول المنتجات والخدمات التجارية القائمة على هذه التكنولوجيا في المستقبل القريب. ويقول جيف كاجان، محلل صناعة الاتصالات المستقل: "من الواضح بالفعل أنه جاهز للاستخدام على نطاق واسع". "لقد حان الوقت لعرضه على السوق ومعرفة كيف سينتهي الأمر. من الواضح أنه لن يمر بدون مشاكل، ولكن إذا نجح، فيمكننا الاعتماد على نجاح كبير".

الليزر ذو النطاق البصري غير المرئي غير ضار للعين البشرية ويتيح إمكانية الوصول عالي السرعة إلى الإنترنت وشبكات الشركات من خلال شعاع يمر عبر نافذة المكتب.
توفر هذه التقنية أداءً أسرع من الشبكات اللاسلكية الحالية وأرخص من اتصالات الألياف الضوئية، التي تتطلب مد الكابلات عبر الشوارع. يتمتع الليزر بالقدرة على حل مشكلة مهمة تواجه صناعة الاتصالات.

ورغم وجود شبكات كبيرة على المستوى الوطني بالفعل، فإن بناء وتحديث الشبكات داخل المدن قد بدأ للتو. ولذلك، يتعين على الشركات في كثير من الأحيان الانتظار لعدة أشهر قبل أن يتم تزويدها بإمكانية الوصول إلى الإنترنت أو الاتصال بمكتب بعيد. ومع ذلك، فإن نجاح تكنولوجيا الليزر ليس مضمونا بأي حال من الأحوال. أولاً، يتأثر شعاع الليزر بالضباب الكثيف، والذي يمكن أن يتداخل مع الانتشار ويقلل من موثوقية الاتصال. بالإضافة إلى ذلك، يقول المحللون إن الاتصالات بالليزر ستواجه تحديات مثل شكوك السوق والتطبيقات المحدودة مقارنة بخطوط الراديو الثابتة ووصلات الألياف الضوئية المباشرة.

منافس خطير

ومع ذلك، يعتقد المسؤولون التنفيذيون في الشركات التي تعمل بتقنية الليزر أنها مستعدة للتنافس مع وسائل بديلة لنقل البيانات. يقول دان هيسي، الرئيس التنفيذي لشركة Terabeam، الذي ترك وظيفة ذات أجر مرتفع في شركة AT&T Wireless لقيادة شركة الليزر: "نشعر أن الوقت قد حان لطرح أسهمها للاكتتاب العام". تقدم شركة Terabeam سرعات بيانات تصل إلى 1 جيجابت في الثانية في سياتل وتستعد لإطلاق حملة تسويقية كبيرة في الشهر المقبل. تخدم Terabeam عميلين محليين - وكالة الإعلانات الرقمية Avenue A وSimpson Investment - وسينضم عميل ثالث في الأيام المقبلة. وبحلول نهاية العام، من المخطط البدء في بيع الخدمات في خمس مدن أمريكية أخرى. "تتطلب التقنيات الأخرى تراخيص وكابلات طويلة.

يمكننا إرسال إشارة بصرية مباشرة من خلال النافذة، والتي تنتقل عادة عبر كابلات سميكة. يقول هيسه: "إننا نرى تقنيتنا كامتداد للألياف الضوئية".
تختلف استراتيجية الشركة من حيث أنها تخطط للعمل كمزود خدمة وكشركة مصنعة لمعدات الليزر. اتبعت شركة AT&T نفس الإستراتيجية في سنواتها الأولى، عندما عملت كشركة ناقلة ومصنعة لمعدات الهاتف. وقعت شركة Tera-beam اتفاقية لتطوير الأجهزة بشكل مشترك مع شركة Lucent Technologies. تمتلك شركة Lucent حصة 30% في Terabeam Labs، وهو مشروع مشترك للأجهزة يحلم مديروه التنفيذيون بالانفصال ليصبحوا شركة خاصة بهم في غضون سنوات قليلة. تخطط FSONA للإعلان عن أول منتجات الليزر لمشغلي الاتصالات الأسبوع المقبل.
وفي أبريل، ستبدأ الشركة في بيع نظام الليزر SONAbeam 155-2، القادر على نقل البيانات بسرعة 155 ميجابت في الثانية لمسافات تصل إلى 2 كم، بسعر 20 ألف دولار لمعدات الإرسال والاستقبال. يقول ستيفن ميشيرلي، كبير مهندسي FSONA: "سنقوم بإصدار أول منتج اتصالات خالي من الكابلات الضوئية في السوق الشامل". "يجب أن تصبح محكًا لهذه التكنولوجيا."
قامت FSONA مؤخرًا بمضاعفة طاقتها الإنتاجية ثلاث مرات من خلال افتتاح مبنى جديد في فانكوفر بمساحة تبلغ حوالي 27 ألف متر مربع. م.
وفي إطار التخطيط للتوسع بشكل أكبر، عقدت الشركة مفاوضات أولية مع شركاء محتملين في الخارج. وتعتزم الشركة هذا العام إطلاق نسخة أرخص من نظام الليزر بسرعة 155 ميجابت/ثانية، والذي يعمل على مسافات أقصر، بالإضافة إلى نظام يبلغ إنتاجيته 622 ميجابت/ثانية.

يشيد العديد من المحللين بمزايا هذه التكنولوجيا، لكنهم غير متأكدين من موثوقيتها. تقدر FSONA معدل وقت التشغيل بنسبة 99%، وهو ليس جيدًا بما يكفي وفقًا لمعايير صناعة الاتصالات. لكن الشركة تعتزم تقديم أنظمة نسخ احتياطي إضافية لزيادة الموثوقية إلى 99.9%.
يعتقد المسؤولون التنفيذيون في شركة Terabeam أن شبكتهم يمكنها توفير وقت تشغيل بنسبة 99.9% من الوقت، وهو ما يصل إلى يوم واحد تقريبًا من وقت التوقف عن العمل سنويًا.
كانت إمكانيات تكنولوجيا الليزر وموثوقيتها كافية لإثارة اهتمام شركة لوسنت. كما أعربت Avenue A عن سعادتها بخدمة Terabeam حتى الآن، خاصة مع مدى سرعة حصول الشركة عليها مقارنة بأوقات الانتظار للاتصال بخدمات شركة الهاتف وخدمات الشبكة الأخرى مثل WorldCom وSprint. "عليك أن تنتظر القنوات إلى الأبد،" كما يقول Avenue A CIO Jamie Marra. - "عندما تسمع عن فترة الـ 90 يومًا، فلن ترغب بعد الآن في الاتصال بمقدمي الخدمة هؤلاء." تحول الجادة A إلى تيرابيم بدلاً من ذلك. يقول مارا: "لقد مرت ثلاثة أسابيع فقط منذ أن سألنا: "ماذا يمكنك أن تقدم؟" وحتى تركيب المعدات". - "لقد تلقينا الخدمة بسرعة وبسعر يضاهي أسعار شركات الهاتف."
Terabeam وFSONA ليسا وحدهما في سعيهما لسوق الاتصالات. من بين المزودين الآخرين لخدمات اتصالات الليزر AirFiber، التي وقعت اتفاقيات مع Nortel Networks، وOptical Access (تمت مناقشة حلول هذه الشركة بالتفصيل في العدد السابق من CP - ملاحظة المحرر) وLightPointe Communications.

يمكن لجميع هذه الشركات أن تشكل تهديدًا خطيرًا لمقدمي خدمات الراديو عبر الخطوط الثابتة وشبكة جيجابت إيثرنت. ومن خلال القدرة على تسليط شعاع الليزر مباشرة من خلال النافذة، يمكن لمقدمي الخدمات تجنب شراء تراخيص الترددات الراديوية باهظة الثمن والتفاوض مع أصحاب العقارات حول حقوق الوصول إلى السقف. يقول بات بروغان، المدير المساعد في شركة الأبحاث The Precursor Group: "هذا المستوى من الحرية التنافسية قد يثير قلق شركات Teligent وWinstar وغيرهما من مقدمي خدمات الراديو الأرضية".
ويشاركه هذا الرأي محللون آخرون. ويقولون إن تكنولوجيا شبكات الليزر يمكن أن تصبح شائعة إذا أثبتت هذه التطبيقات المبكرة موثوقيتها وجاذبيتها للعملاء. يقول كاجان: "إذا عملت هذه التكنولوجيا كما وعدت، فقد تحقق نجاحًا كبيرًا". "مع معدلات نقل البيانات العالية، وأوقات التثبيت القصيرة، وعدم الحاجة إلى الاهتمام بالأذونات، أصبح هذا ممكنًا تمامًا."
كوري جريس، ZDNet

مناقشة المقال: رأي أحد المتخصصين في فيلانا

"إن فكرة نقل المعلومات باستخدام شعاع الليزر ليست جديدة بأي حال من الأحوال. في أواخر الثمانينيات، عندما كنت لا أزال تلميذًا، رأيت بنفسي تركيبًا تجريبيًا في BSUIR (ثم MRTI)، حيث تم استخدام شعاع الليزر لنقلها. كانت محاولات استخدام أنظمة مماثلة (t.n. "الليزر الجوي") لنقل البيانات مستمرة طوال فترة وجود شبكات نقل البيانات، وقد أدت نتائج العديد من التجارب إلى إصدار إعلانات تجارية المنتجات، أصبحت مثيرة للجدل للغاية.
يزعم البعض أن تكنولوجيا "الغلاف الجوي" واعدة للغاية، ولكنها تحتاج إلى تحسين، ويقول آخرون إنها مضيعة للوقت والمال. فيما يلي مثال نموذجي للموقف المتشكك: "نعم... لقد سقطت القناة. لقد سقطت القناة".
الأسباب المحتملة: الرياح تحرك أوراق الشجر، هناك ضباب دخاني في الفناء (قادت سيارة كراز تحت النافذة)، مطر، ثلج، عاملة التنظيف لم تغسل النافذة لفترة طويلة، انتحاري يطير خارج النافذة عبرت الشعاع :)، تم تعليق ملصق في الشارع، والطيور تطير. اتصال ممتاز وموثوق، لا شيء يمكن إضافته. يرجى وضع الكابل بالنسبة لي.

علاوة على ذلك، فإن عبارة "أشعة الليزر الضوئية غير المرئية غير ضارة للعين البشرية" هي هراء. حقيقة أن مخاريط العين لا تستجيب للإشعاع تحت تردد معين لا يعني أن أنسجة العين لا تمتص الإشعاع.
على العكس من ذلك، فإن الإشعاع غير المرئي خطير لأنه يمر بعض الوقت قبل أن يشعر الشخص أن هناك خطأ ما. يمكنك أن تفقد عينيك بسهولة. أما بالنسبة للإعدادات، على مسافة 100 متر (10000 سم)، فإن الاضطراب الزاوي بمقدار 10/10000 = 0.001 راد يكفي لحرف الشعاع بمقدار 10 سم. لا أستطيع أن أتخيل تماما كيفية ضمان هذا الاستقرار.
ومن حيث المبدأ فإن الرأي المطروح لا يخلو من المنطق، مثله مثل الرأي المتفائل المقدم في المقال قيد البحث.
دعونا نحاول معرفة ذلك، رغم ذلك. حقيقة أن الأنظمة الضوئية اللاسلكية لم تتلق بعد قبولًا جماعيًا (غياب الحاجة إلى مد خطوط ألياف ضوئية باهظة الثمن يجعلها جذابة اقتصاديًا للغاية) ترجع إلى عدد من الأسباب. دعونا نحاول تحليلها.

1. التكنولوجيا قيد النظر فعالة فقط عند نقل البيانات عبر مسافات طويلة. وعلى مسافات قصيرة (عشرات الأمتار)، يتم استخدام تقنية الأشعة تحت الحمراء غير الاتجاهية، وبفعالية كبيرة. نظام الليزر هو أقل شأنا منه من حيث التكلفة والمرونة. على مسافات طويلة، تواجه تكنولوجيا الليزر صعوبات مع وسيلة نقل البيانات - الغلاف الجوي، والذي، للأسف، ليس شفافًا دائمًا، خاصة في البيئات الحضرية. التغلب على هذه المشكلة هو زيادة قوة الليزر.
قبل بضع سنوات، أدى هذا الحل إلى إنشاء أجهزة تستهلك الكثير من الطاقة، وتكلف الكثير من المال، وتبدو مثل بنادق الليزر التوربيني من حرب النجوم. اليوم تم حل هذه المشكلة إلى حد كبير، حيث تم اختراع أنواع جديدة من بواعث الليزر المدمجة والقوية وغير المكلفة.

2. يمكن مقاطعة الشعاع بجميع أنواع الأجسام المتحركة، مثل الطيور والطائرات التي تحلق على ارتفاع منخفض وأوراق الشجر والقطرات وما إلى ذلك. في فجر تقنيات الشبكات، حتى انقطاع الشعاع على المدى القصير تسبب في انقطاع قناة نقل البيانات، مما ساهم في منح لقب "غير مستقر للغاية" لاتصالات الليزر. عند الفجر، ولكن ليس اليوم.
منذ ذلك الحين، تم تطوير سلسلة كاملة من بروتوكولات طبقة الارتباط، المصممة للاتصالات اللاسلكية وقادرة على استعادة القناة تلقائيًا بعد انقطاع قصير المدى. ويتم ضمان استمرارية تدفق البيانات من خلال بروتوكولات عالية المستوى (على سبيل المثال TCP/IP).
وهكذا، يمكن دحض الأسطورة حول عدم استقرار الاتصالات بالليزر اليوم.

3. من الصعب إعداد نظام الاتصال بالليزر. في الواقع، مع قطر شعاع يبلغ عدة ملليمترات (أو حتى أجزاء من المليمتر)، فإن اهتزازات بقعة الضوء بسعة عدة سنتيمترات يمكن أن تعقد بشكل خطير الإجراء بأكمله للإشارة إلى جهاز الاستقبال. هذه واحدة من أخطر المشاكل التقنية في مجال الاتصالات بالليزر في الغلاف الجوي اليوم. صحيح أنه في الآونة الأخيرة بدأت تظهر تقارير حول تطوير أجهزة استشعار بصرية حساسة للغاية تعمل في نطاقات طيفية ضيقة، مما يجعل من الممكن إنشاء لوحات رخيصة نسبيًا بمساحة عدة عشرات من السنتيمترات المربعة، وغير حساسة لإضاءة ضوء النهار، وبالتالي السماح لاستقبال شعاع مستقر.

أشك في أن تكنولوجيا الاتصالات بالليزر في الغلاف الجوي ستكون رخيصة بما يكفي لاستخدامها في المنزل في أي وقت قريب (ولا يعيش الجميع في المباني الشاهقة حيث يمكن ضمان خط الرؤية).
ومع ذلك، يمكن أن تصبح هذه التكنولوجيا منافسًا جديرًا للاتصالات الراديوية الثابتة في شبكات بيانات الشركات. مع نفس تكلفة المعدات تقريبًا، لن تتطلب تكنولوجيا الليزر إجراءات مؤلمة (ومكلفة للغاية) لعزل قنوات التردد الراديوي، وتنفيذ العمل على تركيب المعدات الثقيلة والضخمة على ارتفاعات عالية، وكما ذكرنا سابقًا، فهي أقل تكلفة ضارة بصحة الآخرين.

24نار

أصدرت وكالة ناسا هذا الأسبوع نتائج مستكشف الاتصالات الفضائية بالليزر للغلاف الجوي والغبار القمري (أو LADEE) (LLCD)، الذي تم إطلاقه في سبتمبر من هذا العام ويدور حاليًا حول قمرنا الصناعي الطبيعي. وفقًا لوكالة الفضاء، أظهر نظام LLCD كفاءة عالية جدًا في نقل البيانات على مسافة حوالي 400 ألف كيلومتر وهو قادر بالفعل على العمل ليس أسوأ، وربما أفضل، من أجهزة الإرسال اللاسلكية التقليدية.

بالنسبة لأولئك الذين لا يعرفون، مهمة LLCD هي توضيح الاستخدام العملي لليزر لتمرير الرسائل بين الكائناتمتباعدة جدًا وبسرعات أعلى بكثير مما يمكن أن توفره أجهزة إرسال الراديو القياسية. من خلال إظهار القدرة على نقل البيانات إلى الأرض بسرعة 622 ميجابايت/ثانية واستقبالها بسرعة 20 ميجابايت/ثانية، سجلت شركة LLCD رقمًا قياسيًا لسرعات نقل البيانات من المدار القمري في 20 أكتوبر. تم استلام البيانات المرسلة بواسطة شعاع الليزر بواسطة المحطة الأرضية الرئيسية LLCD الموجودة في نيو مكسيكو. هناك ثلاث محطات مماثلة في العالم. أما الاثنان المتبقيان فيقعان في إسبانيا والولايات المتحدة الأمريكية.

الأكثر أهمية مزايا الليزرتتمثل إحدى ميزات أجهزة الإرسال اللاسلكية في أنها توفر إنتاجية أعلى بكثير، بالإضافة إلى القدرة على نقل المعلومات باستخدام أشعة ليزر قصيرة المدى، مما سيقلل في المستقبل من التكلفة الإجمالية لاستهلاك الطاقة عند نقل المعلومات عبر مسافات طويلة جدًا.

تشير وكالة ناسا إلى أن أداء نظام LLCD كان أفضل من المتوقع خلال فترة الاختبار التي استمرت 30 يومًا. وقام الليزر بنقل الرسائل إلى المحطات الأرضية دون مشاكل في وضح النهار وحتى عندما كانت زاوية انحراف القمر بالنسبة للشمس أربع درجات. وعمل النظام أيضًا دون أي أخطاء عندما كان القمر منخفضًا جدًا بالنسبة للأفق، مما أجبر الليزر على المرور عبر طبقات أكثر كثافة من الغلاف الجوي مع بعض التعرض لتأثيرات الاضطراب. كما تفاجأ علماء الفلك عندما علموا أن السحب الرقيقة الخفيفة لا تمثل مشكلة بالنسبة لليزر.

بالإضافة إلى اختبار الأخطاء، أظهر LLCD القدرة على التبديل من محطة أرضية إلى أخرى، مما يدل على القدرة على القفل على محطة معينة دون الحاجة إلى إشارة راديو.

يقول دون كورنويل، مدير مشروع LLCD: "لقد قمنا ببرمجة LADEE لتنشيط وتوجيه نظام LLCD تلقائيًا إلى الموقع المطلوب لإرسال إشارة ليزر إلى الأرض، دون الحاجة إلى إرسال إشارة راديو إلى المسبار مع أمر". من مركز جودارد لرحلات الفضاء.
"إن نجاح هذه المهمة يسمح لنا بالتفاؤل بشأن إمكانية استخدام أنظمة مماثلة كأنظمة اتصالات أساسية لمهام ناسا المستقبلية."
لا تلاحظ ناسا نجاح إرسال الإشارات فحسب، بل تلاحظ أيضًا السرعة العالية لنقل المعلومات من المسبار إلى الأرض. تم نقل جميع البيانات التي تم جمعها خلال هذا الوقت (وهذه، للحظة، غيغابايت من المعلومات) إلى الأرض في أقل من خمس دقائق. عادةً ما يستغرق نقل البيانات بهذا الحجم عدة أيام.

وتقول الوكالة إن مهمة LLCD قد اكتملت، وستكون المرحلة التالية من الاختبار هي التحقق من نظام القمر الصناعي لترحيل الاتصالات بالليزر (LRCD)، المقرر إطلاقه في عام 2017. في جوهره، سيكون النظام نسخة محسنة من LLCD، قادر على نقل البيانات بسرعات تصل إلى 2880 جيجابت / ثانية من المدار الثابت بالنسبة للأرض، وسيكون جزءًا من برنامج مدته خمس سنوات لاختبار أنظمة اتصالات الجيل التالي.

فئات:// من

يناقش هذا الفصل تقنية شبكة الاتصالات بالليزر، بالإضافة إلى مزاياها، مثل فعالية التكلفة؛ تكاليف تشغيل منخفضة إنتاجية وجودة عالية للاتصالات الرقمية، بالإضافة إلى النشر السريع وتغيير تكوين الشبكة.

يمكن لأجهزة الليزر نقل أي تدفق شبكي يتم توصيله إليها باستخدام الألياف الضوئية أو الكابلات النحاسية في الاتجاهين الأمامي والخلفي. يقوم جهاز الإرسال بتحويل الإشارات الكهربائية إلى إشعاع ليزر معدل في نطاق الأشعة تحت الحمراء بطول موجة يبلغ 820 نانومتر وقوة تصل إلى 40 ميجاوات. يستخدم الاتصال بالليزر الغلاف الجوي كوسيلة للانتشار. يضرب شعاع الليزر بعد ذلك جهاز استقبال يتمتع بأقصى قدر من الحساسية ضمن نطاق الطول الموجي للإشعاع. يقوم جهاز الاستقبال بتحويل إشعاع الليزر إلى إشارات من الواجهة الكهربائية أو الضوئية المستخدمة. هذه هي الطريقة التي يتم بها الاتصال باستخدام أنظمة الليزر.

يتميز النطاق البصري بالعديد من الميزات المميزة، ونظرًا لطوله الموجي القصير، فإنه يجعل من الممكن تحقيق اتجاهية عالية للإشعاع، وتقليل حجم أنظمة الهوائي بشكل كبير، وتشكيل أشعة ليزر ضيقة للغاية والحصول على تركيز عالٍ من الإشعاع الكهرومغناطيسي في الفضاء.

عند نقل المعلومات عن طريق الموجات الكهرومغناطيسية المعدلة، من الضروري أن يكون تردد التعديل أقل بـ 10...100 مرة من تردد الموجة الحاملة. بالإضافة إلى ذلك، تشغل ترددات التعديل نطاق تردد معين، ويتم تحديد عرضه بمقدار المعلومات المرسلة لكل وحدة زمنية. على سبيل المثال، يتطلب إرسال نص التلغراف نطاق تردد قدره 10 هرتز، وبالنسبة للصور التلفزيونية، يلزم نطاق تردد قدره 107 هرتز وتردد حامل يبلغ 108 هرتز على الأقل. يشغل نطاق الراديو نطاق التردد 104…108 هرتز ويتم التحكم فيه بالكامل. تعد سعة المعلومات لقناة الاتصال في نطاق الموجات الدقيقة (109..1012 هرتز) أعلى، ولكن نظرًا لخصائص انتشار إشعاع الموجات الدقيقة في الغلاف الجوي، فإن الاتصال بين محطات الموجات الدقيقة ممكن فقط على خط البصر مسافة. في النطاق البصري، تشغل المنطقة المرئية فقط نطاق التردد من 41014 إلى 1015 هرتز. باستخدام شعاع الليزر، من الممكن نظريًا إرسال 1015/107 = 108 قناة تلفزيونية، وهو أعلى بعدة مراتب من الاحتياجات الحديثة، أو 1013 محادثة هاتفية. وبالتالي، فإن إحدى مزايا خطوط الاتصال الضوئية هي القدرة على نقل كميات كبيرة من المعلومات بفضل نطاق التردد الواسع للغاية. إتقان النطاق البصري: إنشاء مصادر ضوء الليزر، وأجهزة استقبال الإشعاع البصري الحساسة لأشباه الموصلات، وتطوير مصابيح LED ذات الألياف منخفضة الخسارة يفتح فرصًا جديدة لإنشاء أنظمة اتصالات.

يفتح النطاق البصري إمكانية إنشاء أنظمة معلومات وتحكم ذات خصائص لا يمكن تحقيقها بشكل أساسي في النطاق الراديوي. حتى الآن، يتم إنتاج مجموعة متنوعة من الأنظمة الأرضية والطيران والفضائية للاتصالات البصرية، وأنظمة المدى بالليزر، وأنظمة الليزر لرصد الفضاء الجوي للبيئة الطبيعية، وأنظمة الاستطلاع الجوي، وأنظمة تجنب الاصطدام للأجسام المتحركة، وأنظمة الليزر لرسو المركبات الفضائية، والتوجيه بالليزر والليزر. تم تطوير أنظمة التحكم في الأسلحة.

إن القدرات المحتملة لأنظمة المعلومات بالليزر، وكذلك الطرق البصرية لنقل المعلومات ومعالجتها بشكل عام، كبيرة جدًا. في العديد من المسائل، يقتصر الحد الأقصى للخصائص القابلة للتحقيق فقط على التأثيرات الكمية. ومع ذلك، في الواقع، لا يمكن دائمًا تحقيق القدرات المحتملة للنطاق البصري بشكل فعال في الممارسة العملية. هناك اسباب كثيرة لهذا.

تتأثر خصائص أداء أنظمة الليزر الحقيقية بشكل كبير بالتقلبات الحتمية في مصادر إشعاع الليزر، والتغيرات العشوائية في معلمات عمليات المعلومات، وتأثيرات التداخلات المختلفة، والطبيعة الاحتمالية لعملية الكشف عن الصور. يتم إنشاء العديد من أنظمة معلومات النطاق البصري باستخدام قناة مفتوحة (غالبًا ما تكون جوية). بالنسبة لإشعاع الليزر، تكون القناة الجوية عبارة عن قناة ذات وسط انتشار غير متجانس عشوائيًا. آثار امتصاص الإشعاع البصري بواسطة غازات الغلاف الجوي، والتشتت الجزيئي والهباء الجوي، وتشوهات البنية المكانية والزمانية وتعطيل تماسك إشعاع الليزر - كل هذا له تأثير ملحوظ على إمكانات الطاقة، ومبادئ معالجة إشارات المعلومات و نطاق الأنظمة التي تم إنشاؤها. توضح جميع الميزات المدرجة أن تحليل أنظمة معلومات الليزر وتقييم خصائصها المحتملة والقابلة للتحقيق فعليًا لا يمكن إجراؤها دون دراسة احتمالية لبنية إشارات المعلومات والتداخل.

حتى الآن، تم تجميع العديد من النتائج من خلال التحليل الاحتمالي لأنظمة الليزر المختلفة. ومع ذلك، يبدو أن معظم هذه النتائج متباينة للغاية، فهي لا تعتمد على نهج موحد، ومن الصعب جدًا استخدامها في المشكلات العملية. ترتبط الحاجة إلى دراسات تفصيلية إضافية للبنية الاحتمالية للإشارات والتداخل وعمليات المعلومات بشكل عام في البصريات الراديوية بالحاجة إلى تحسين النماذج الرياضية وحل مشكلات تحسين بنية الإشارات والأنظمة وتطوير خوارزميات جديدة واعدة لنقل واستقبال وتحويل ومعالجة المعلومات في أنظمة المعلومات البصرية.

يعد الاتصال بالليزر بديلاً للاتصالات اللاسلكية والكابلات والألياف الضوئية. تتيح أنظمة الليزر إنشاء قناة اتصال بين مبنيين يقعان على مسافة تصل إلى 1.2 كيلومتر من بعضهما البعض، ونقل حركة الهاتف (سرعة من 2 إلى 34 ميجابت/ثانية)، والبيانات (سرعة تصل إلى 155 ميجابت/ثانية) ) أو الجمع بينهما. على عكس أنظمة الراديو اللاسلكية، توفر أنظمة الاتصالات الليزرية مناعة عالية للضوضاء وسرية الإرسال، حيث لا يمكن الحصول على الوصول غير المصرح به إلى المعلومات إلا مباشرة من جهاز الإرسال والاستقبال.

إن الشركة التي تستخدم اتصالات الليزر لإنشاء قناة اتصال رئيسية (احتياطية) قصيرة المدى لن تتجنب فقط الحاجة إلى مد اتصالات سلكية جديدة، ولكن أيضًا الحاجة إلى الحصول على إذن لاستخدام التردد اللاسلكي. بالإضافة إلى ذلك، فإن انخفاض مستوى تكاليف تنظيم قناة اتصال عالية الأداء، فضلاً عن الوقت القصير الذي يستغرقه تشغيلها، سيضمن عائدًا سريعًا على الاستثمار. وبالتالي، فإن مجموعة واسعة من القدرات والمزايا التي لا شك فيها لمعدات الليزر تجعل استخدامها الحل الأفضل لمشكلة تنظيم قناة اتصال موثوقة بين مبنيين.

أنظمة نقل البيانات السلكية لديها منافس - الليزر. يمكن لشعاع الليزر أن ينقل ما يصل إلى 10 جيجابت من المعلومات في الثانية: مثل هذه السرعة مستحيلة في شبكات الاتصالات الراديوية. إن الاتصال بالليزر غير ضار تمامًا بالبشر وله العديد من المزايا الأخرى. صحيح أن شعاع الليزر لا يمكنه اختراق الضباب.

الاتصالات بالليزر لها مكانتها الخاصة - فهي تستخدم لمسافات قصيرة في الأماكن التي توجد فيها صعوبات في مد الكابلات. لا يحتاج مشغلو اتصالات الليزر إلى الحصول على إذن لاستيراد المعدات أو استخدام الترددات.

ضوء في النافذة

في موسكو وسانت بطرسبرغ، يتم تقسيم جميع مراكز المكاتب بين مشغلي الاتصالات المختلفين. على سبيل المثال، إذا كان المبنى يخدم شركة Sovintel، فمن الصعب للغاية على Comstar تركيب خط إلى مجمع المكاتب هذا (فقط في حالات نادرة جدًا يخدم مبنى واحد اثنين من مشغلي الاتصالات). في الوقت نفسه، لا يسمح أصحاب المجمعات المكتبية، كقاعدة عامة، بتثبيت أنظمة الراديو على أسطح منازلهم للتواصل مع المشغلين الآخرين. يساعد الاتصال بالليزر في التغلب على هذه الصعوبات. في المكتب، يمكنك تثبيت جهاز بصري لاسلكي يوجه الشعاع عبر النافذة إلى أقرب مكرر لمشغل الاتصالات "الخاص بك" وسينقل المعلومات من خلال هذه الحزمة. يتيح ذلك للمستخدمين الاستغناء عن الخدمة باهظة الثمن التي يفرضها المالك وإنشاء اتصالات أكثر ملاءمة وأرخص بشكل مستقل. عند تغيير المكاتب، يمكن تفكيك المعدات ونقلها إلى موقع جديد.

يمكن لليزر أيضًا أن يحل مشاكل المؤسسات الكبيرة. يعد إنشاء اتصال بين المكتب ومواقع الإنتاج مهمة مزعجة. في الظروف الحضرية الكثيفة، من الصعب جدًا مد كابل عبر أراضي المصنع والشوارع المجاورة. ولكن حتى لو تم وضع الكابل، فهذا لا يعني أن جميع المشاكل قد انتهت. تقوم خدمات المرافق باستمرار بفتح الأسفلت لإصلاح اتصالات المدينة، وغالبًا ما تقطع الكابلات الموضوعة في هذه العملية. غالبًا ما تقع الكابلات المعلقة ضحية للرافعات والرياح العاصفة. الحفارة ليست خائفة من شعاع الليزر. بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن سرقة شعاع الضوء وبيعه كمعادن غير حديدية، لذا فإن اتصالات الليزر لا تشكل خطورة على اللصوص الذين يكسبون عيشهم من خلال حفر الكابلات من الأرض.

والتنصت على أنظمة الليزر أمر صعب للغاية. إذا تم وضع جهاز استقبال غير مصرح به في مسار الشعاع، فسيتم قطع الاتصال على الفور. ومن المستحيل أيضًا وضع أجهزة استماع بالقرب من جهاز الاستقبال وجهاز الإرسال: حيث ستكون مرئية للعين المجردة.

20 عاما دون مراسلات علمية

جرت محاولات لبناء اتصالات لاسلكية باستخدام شعاع الليزر في موسكو في أواخر الستينيات. تم تركيب أجهزة الإرسال في مبنى جامعة موسكو الحكومية على تلال لينين وفي أحد المنازل في ساحة زوبوفسكايا، بالقرب من محطة مترو بارك كولتوري. نجح التثبيت الذي بحجم الغرفة في نقل الإشارة بنجاح، ولكن فقط في الطقس الصافي. قرر الخبراء أن الاعتماد على حالة الغلاف الجوي مرتفع للغاية. تم التعرف على الاتصال باستخدام شعاع الأشعة تحت الحمراء باعتباره اتجاهًا غير واعد، وتم تقليص الأبحاث لمدة 20 عامًا. هذا التوقف كلف العلم الروسي غاليا. وفي نهاية الثمانينات، عاد الباحثون السوفييت إلى الموضوع، لكن لم يكن لديهم الوقت الكافي لإجراء اختباراتهم على العينات التجارية. المنافسون الغربيون فعلوا ذلك من أجلهم.

ظهرت أنظمة نقل البيانات باستخدام أشعة الأشعة تحت الحمراء في السوق العالمية في أوائل التسعينيات. كان أحد الرواد هو الكندي أ.ت. شندلر. بعد ذلك، أطلقت شركتا Jolt وSilCom تطوراتهما. في أواخر التسعينيات، أصبحت PAV Data Systems الشركة الرائدة بين الشركات المصنعة لمعدات الاتصالات بالليزر في الغرب، في حين كان على الرواد SilCom وA.T. Schindler إفساح المجال قليلاً. بالإضافة إلى ذلك، في مجال الاتصالات بالليزر، تمتلك شركة Lightpointe Communications الأمريكية الألمانية (المعروفة سابقًا باسم Eagle Optoelectronics)، وAmerican Astroterra، وLSA Photonics، وLucent Technologies تطوراتها الخاصة.

المطر والضباب

في البداية، وفرت الأنظمة الأجنبية نقل البيانات عبر مسافات تصل إلى 500 متر وخدمة شبكات البيانات المحلية. في نهاية التسعينيات، ظهرت أنظمة الجيل التالي - أكثر موثوقية و"طويلة المدى"، مما يجعل من الممكن خدمة الشبكات على نطاق المناطق الحضرية.

وعلى مسافة تصل إلى 1600 متر، تعمل الأنظمة بشكل مثالي. ومع ذلك، عند نقل البيانات عبر مسافة أطول، تنخفض جودة الاتصال. بالإضافة إلى ذلك، فإن أنظمة الليزر ليست خالية من الاعتماد على الطقس. أسوأ عائق أمام الاتصال بالليزر هو الضباب.

وفي المقابل، "تسقط" أنظمة الترحيل الراديوي أثناء المطر. وفي هذا الصدد، يقترح المطورون بناء قنوات اتصال موثوقة للغاية تعتمد على خطين، أحدهما ينقل المعلومات عبر الراديو، والآخر عبر شعاع الليزر. وعليه "يسقط" أحدهما في المطر والآخر في الضباب. يقول ألكسندر كلوكوف، المدير الفني للمكتب التمثيلي لشركة MicroMax الأمريكية، الموزع والمتكامل للأنظمة البصرية اللاسلكية: "إذا كنت بحاجة إلى الحصول على قناة موثوقة للغاية على مسافة تصل إلى 3 كم، فهذا خيار مثالي". .

هناك حواجز طبيعية أخرى كذلك. على سبيل المثال، يقولون إن إحدى شركات الخليوي لا تزال تفكر فيما يجب فعله بشجرة نمت في مسار شعاع الليزر - إما قطعها، أو إعادة ترتيب الجهاز...

المصنعون الغربيون والروس لا يتنافسون مع بعضهم البعض

مصدر : شركة ميكروماكس لذكاء الكمبيوتر.

بصق في البئر

أعربت Transtelecom عن تقديرها لمزايا شعاع الليزر. تواجه هذه الشركة صعوبات مع Rostelecom وElektrosvyazy المحلية: المنافسون الذين يمتلكون البنية التحتية للاتصالات لا يسمحون لشركة Transtelecom بالوصول إلى آبار الكابلات. ونتيجة لذلك، تخلت ترانس تيليكوم عن الآبار وستقوم بربط العملاء من الشركات بطرقها السريعة باستخدام شعاع الليزر.

بالإضافة إلى ذلك، يستخدم مشغلو الهواتف الخلوية شعاع الليزر كقناة لنقل الإشارة. يستخدمون الليزر في المناطق التي يوجد بها تداخل كبير في هواء الراديو - على سبيل المثال، في المطارات.

نائب المدير الفني لشركة Sonic Duo (شبكة MegaFon) إيجور بارفينوف

أخبر كو أن أكثر من 10 أنظمة بصرية تعمل في شبكة موسكو MegaFon. وتعتزم الشركة مراقبة عملها خلال عام 2003، وبناء على نتائج الملاحظات، اتخاذ قرار بشأن مدى استصواب الاستخدام الشامل لهذه المعدات. حتى الآن، ليس لدى Sonic Duo أي شكاوى حول أداء المعدات.

بدوره، قال رئيس مجموعة تركيب معدات الترحيل اللاسلكي فيمبلكوم، جورجي بافلينكو، إن شركته تستخدم أنظمة الليزر حصريًا للعمل المؤقت حتى الحصول على إذن لتركيب معدات الترحيل اللاسلكي. يقول بافلينكو: "من الأفضل استخدام هذه الأنظمة بشكل مستمر على مسافة تصل إلى 500 متر. وبالإضافة إلى الضباب، يشكل ضوء الشمس عائقاً أمامهم، لذلك من الضروري تركيب مرشحات خاصة".

وفي MTS، قيل لمراسل كو أن أجهزة الليزر توفر الآن اتصالات في مناطق لا يتجاوز طولها الإجمالي 1% من إجمالي طول الشبكة. على الأرجح، لن يتجاوز الاتصال بالليزر هذه العتبة. "الشبكات الضوئية جيدة لبناء الشبكات الصغيرة؛ واستخدام الليزر لا يتطلب الحصول على إذن من هيئة مراقبة الاتصالات الحكومية. ولكن لسوء الحظ، أظهرت ممارسات شركتنا أن الليزر لا يزال يوفر اتصالات موثوقة على مسافة لا تزيد عن 500 متر.

في روسيا، يتم إنتاج معدات الاتصالات اللاسلكية القائمة على شعاع الأشعة تحت الحمراء من قبل معهد أبحاث الأجهزة الدقيقة، وشركة Catharsis من سانت بطرسبرغ، ومصنع أجهزة ولاية ريازان، وشركات NTC من نوفوسيبيرسك وSceptor (تم إنشاء الأخير على أساس معهد موسكو للطاقة)، ​​وكذلك معهد فورونيج للاتصالات.

لم تتقدم أي من الشركات المصنعة، باستثناء شركة Catharsis، إلى ما هو أبعد من الإنتاج التجريبي. يوجد في روسيا مهندسون جيدون يصنعون المعدات المناسبة، لكنهم لا يعرفون كيفية بيعها على الإطلاق. "على سبيل المثال، يجب أن يكون الموصل الأبسط قياسيًا. وتحتوي الأجهزة المنزلية على موصلات متعددة الأطراف. يقول ألكسندر كلوكوف: "هذا بالطبع موصل جيد، لكنه أكثر ملاءمة للصواريخ". "يتطلب تركيب الأنظمة الروسية فك الكابل في الموقع، ولكن من هو المشغل العاقل الذي يرسل عماله إلى لحام شيء ما على السطح؟"

الأنظمة المحلية والأجنبية لا تتنافس بعد مع بعضها البعض، لأنها تقع في "فئات وزن" مختلفة (انظر الجدول). وفقا لألكسندر كلوكوف، في عام 2002 سيتم بيع ما مجموعه حوالي 400 نظام اتصالات ليزر في روسيا.

صانظر إلى الراديو الخاص بك. سترى أنه في نطاق الطول الموجي الطويل، فإن إرسال محطتين أو ثلاث محطات راديو "مناسب"؛ وعلى الموجات الأقصر (وتسمى متوسطة) يمكنك بالفعل سماع خمس إلى عشر منها. وأخيرًا، في منطقة الموجة القصيرة، يبدو حرفيًا كل ملليمتر من مقياس الراديو: من خلال تدوير مقبض الضبط، تسمع صرير رمز مورس، وإشارات المنارة، والكلام والموسيقى متعدد اللغات. هناك العديد من المحطات بحيث يجب تمديد نطاق الموجة القصيرة؛ بحيث يصبح أطول بعدة مرات من جميع نطاقات الاستقبال الأخرى. هذا ليس صدفة، بل هو نمط: كلما كانت الموجات الكهرومغناطيسية أقصر، كلما أمكن احتواؤها، دون التدخل مع بعضها البعض، في قسم واحد من المقياس.

لكن الضوء هو نفس الاهتزازات الكهرومغناطيسية مثل موجات الراديو، ولكنه أقصر بكثير. ولذلك فإن النطاق البصري أوسع بخمسين ألف مرة من نطاق الراديو. وهذا يعني أنه إذا استخدمت الضوء للتواصل بالطريقة التي نستخدمها مع الراديو، فيمكنك تحقيق كثافة غير مسبوقة من الرسائل المرسلة! للقيام بذلك، من الضروري أن لا تتداخل أجهزة الإرسال مع بعضها البعض. يمكن تحقيق ذلك إذا تم تنفيذ كل إرسال بطول موجي محدد بدقة.

مع موجات الراديو، كل شيء بسيط: يمكن لجهاز الإرسال أن يصدر موجات كهرومغناطيسية بأي طول. من السهل جدًا "تحميل" رسالة عليها. تسمى الموجة التي تحمل نوعًا من الإشارة - الكلام والموسيقى - بالتشكيل. التعديل هو نوعان: التردد (عندما يتغير الطول الموجي للإشعاع) والسعة (عندما تتغير شدته). سيكون من الممكن تعديل الضوء بنفس الطريقة، إذا لم يكن مزيجًا من موجات كهرومغناطيسية مختلفة، ولكن إذا كان موجة واحدة ذات شدة كافية. باختصار، كنا بحاجة إلى الليزر. وبمجرد ظهوره، أمسك به رجال الإشارة على الفور. بالفعل في عام 1962، بدأ خط اتصال ليزر يعمل بين منطقة كالينينسكي بالعاصمة ومدينة كراسنوجورسك بالقرب من موسكو. تم الاتصال عبر شعاع مفتوح: تم وضع الليزر على أحد أبراج المبنى الشاهق لجامعة موسكو الحكومية على تلال لينين.

في ذلك الوقت كانت أعلى نقطة في موسكو، وكان برج أوستانكينو قيد التصميم للتو. يعمل الخط بشكل صحيح في الطقس البارد والحار، ليلا ونهارا. أود أن أضيف: في المطر والثلج، لكن هذا مستحيل - في الضباب والطقس السيئ، توقف خط الضوء عن العمل، وتحول الاتصال إلى الوضع الطبيعي والكهربائي. ويوجد في موسكو ضباب كثيف يصل إلى ثمانين ساعة في السنة؛ في الشمال عدة مرات أكثر. يمكن لجهاز الإرسال أن يصدر موجات كهرومغناطيسية بأي طول. من السهل جدًا "تحميل" رسالة عليها. تسمى الموجة التي تحمل نوعًا ما من الإشارة - الكلام والموسيقى - بالتشكيل. التعديل هو نوعان: التردد (عندما يتغير الطول الموجي للإشعاع) والسعة (عندما تتغير شدته). سيكون من الممكن تعديل الضوء بنفس الطريقة، إذا لم يكن مزيجًا من موجات كهرومغناطيسية مختلفة، ولكن إذا كان موجة واحدة ذات شدة كافية. باختصار، كنا بحاجة إلى الليزر. وبمجرد ظهوره، أمسك به رجال الإشارة على الفور. بالفعل في عام 1962، بدأ خط اتصال ليزر يعمل بين منطقة كالينينسكي بالعاصمة ومدينة كراسنوجورسك بالقرب من موسكو. تم الاتصال عبر شعاع مفتوح: تم وضع الليزر على أحد أبراج المبنى الشاهق لجامعة موسكو الحكومية على تلال لينين. في ذلك الوقت كانت أعلى نقطة في موسكو، وكان برج أوستانكينو قيد التصميم للتو. يعمل الخط بشكل صحيح في الطقس البارد والحار، ليلا ونهارا. أود أن أضيف: في المطر والثلج، لكن هذا مستحيل - في الضباب والطقس السيئ، توقف خط الضوء عن العمل، وتحول الاتصال إلى الوضع الطبيعي والكهربائي. ويوجد في موسكو ضباب كثيف يصل إلى ثمانين ساعة في السنة؛ في الشمال عدة مرات أكثر. لماذا لا تجلس في انتظار الطقس دون الاتصال؟

بالطبع لا، أنت بحاجة إلى استبعاد كافة التأثيرات الجوية الضارة عن طريق إرسال الضوء من خلال دليل ضوء الألياف.

يدخل شعاع الليزر إلى المغير - وهو جهاز "يغطي" الإشارة المرسلة (الكلام والموسيقى والصورة التلفزيونية) - ويدخل في كابل الألياف. وبعد أن انعكس الشعاع المعدل عن جدرانه مرات لا تحصى، وسافر مئات ومئات الأمتار فيه، يدخل في جهاز يحوله مرة أخرى إلى إشارة كهربائية مألوفة.

يمكن استخدام نفس الدليل الضوئي لتوجيه الإشعاع من ليزر ثانٍ، بطول موجي مختلف، ثالث، ورابع. كل واحد منهم يمكن أن يحمل الإشارة الخاصة به. يمكن لألياف واحدة، وهي خيط زجاجي أرق قليلاً من الشعرة، أن تنقل في الوقت نفسه 32000 محادثة هاتفية أو 60 برنامجًا تلفزيونيًا ملونًا! في الوقت الحاضر، تم بالفعل إنشاء أدلة ضوئية يمكنها العمل تحت نفس ظروف الأسلاك التقليدية. يمكنهم تحمل التقلبات الكبيرة في درجات الحرارة والجليد وهبوب الرياح. يمكن وضعها في الأرض وتمتد على أعمدة. إن القدرة الهائلة للأدلة الضوئية ستجعل من الممكن إنشاء شبكة تلفزيونية تعمل بدون تداخل أو تشويه، تمامًا كما يعمل البث الإذاعي اليوم. غالبًا ما يتم دمج أدلة الألياف الضوئية والأسلاك الكهربائية التقليدية في حزمة واحدة.

هناك اعتبار آخر مهم جدًا يجب أخذه في الاعتبار عند إنشاء اتصالات الألياف الضوئية. قد يتداخل سلكان كهربائيان متجاوران مع بعضهما البعض. التيار المتناوب الذي يسري في أحد السلكين يسبب نفس التيار، ولكن أضعف، في السلك الآخر. تظهر إشارة خاطئة - ضوضاء أو طقطقة أو حتى موسيقى أو كلام يتداخل مع الإرسال عبر السلك الآخر. تسمى إشارات التداخل هذه بالتداخل. توفر الشرارات الكهربائية والبرق تداخلاً يستقبله جهاز استقبال الراديو.

يعد التدخل خطيرًا بشكل خاص على تشغيل أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية. كانت هناك حالة في الولايات المتحدة عندما كان لا بد من تفجير صاروخ فضائي ضخم بعد ثوانٍ قليلة من إطلاقه: بسبب خطأ واحد في الحسابات، خرج عن مساره وهدد بالسقوط على المدينة. أظهر التحقيق أن اللوم يقع على المرحل الصغير: فقد أدى الاتصال الخاطئ إلى حدوث شرارة، وتسببت الشرارة في حدوث تداخل، وهذا بدوره تسبب في حدوث خلل في الجهاز. شرارة صغيرة كلفت الأمريكان عدة ملايين من الدولارات...

من أجل تجنب الفراء، يرتدي السلك "شاشة"، أو "درع" - تخزين منسوج مصنوع من خيوط النحاس. يجب أن تكون جميع الكابلات عالية التردد مصفحة، وهذا هو تصميم الكابل الذي يمتد من الهوائي إلى التلفزيون. ولكن هذا، كما رأينا بالفعل، لا يساعد دائما.

لن تحدث مثل هذه المشاكل مع دليل ضوء الألياف؛ فطبقة من الطلاء غير الشفاف على سطحه هي كل العزل. لذلك، يُعتقد أن أجهزة الليزر المصغرة لأشباه الموصلات والألياف الضوئية ستحل قريبًا محل الأجهزة والكابلات الإلكترونية من تكنولوجيا الكمبيوتر.

يمكن بالفعل إطفاء أشعة الليزر وإضاءتها وتغيير سطوعها باستخدام ليزر آخر، تمامًا كما تعمل الأنابيب الإلكترونية والترانزستورات على تشغيل وإيقاف وتضخيم التيار الكهربائي. الضوء يحل محل الكهرباء!

وإليك ما هو مثير للاهتمام: لقد تمكنت الطبيعة من إنشاء جهاز معقد مثل دليل ضوء الألياف، وحتى ضبطه على طول موجي معين. "مؤلف" التصميم ومالك هذا الجهاز هو دب قطبي. تمكن العلماء الأمريكيون من إثبات أن كل شعرة من جلده تعمل مثل الألياف الضوئية. تعمل أشعة الشمس على تسخين الفراء، وتنتقل الأشعة الحرارية عبر الفراء إلى الجلد وتدفئ الحيوان.

أثبتت كابلات الألياف الضوئية أنها بمثابة إضافات ملائمة لشعاع الليزر، حيث تم تكييفها بسرعة لنقل أشعة قوية من الضوء، مثل تلك المستخدمة في الصناعة. لم يكن الأمر سهلاً، ولكن في النهاية، منذ وقت ليس ببعيد، تم إنشاء دليل ضوئي يمكن من خلاله "ضخ" الطاقة من ليزر نابض قوي أو مستمر، على سبيل المثال، الموجود في ورشة Likhachev نبات.