Componente fundamental em fotônica foi desenvolvido por cientistas

Pesquisadores do Centro de Estudos Avançados do ITA, no Brasil, do California Institute Of Technology, nos Estados Unidos, e de Nanjing University, da China, desenvolveram um dispositivo que pode dar origem a um componente fundamental em fotônica.

A descoberta ganhou espaço na revista Nature Materials de fevereiro de 2013, em um artigo publicado com o nome Experimental demonstration of a unidirectional reflectionless parity-time metamaterial ar optical frequences.

De acordo com o artigo, os cientistas criaram um dispositivo em escala micrométrica (equivalente à milionésima parte do metro) compatível com o processo de fabricação usado na indústria de semicondutores. Este dispositivo tem a capacidade de refletir ondas ópticas (na forma de luz) em apenas uma direção e nas mesmas frequências utilizadas hoje nas fibras ópticas de telecomunicações.

O componente permite o desenvolvimento de dispositivos ópticos mais eficientes, além da construção de diversos sistemas dentro de um circuito. O intuito dos pesquisadores é possibilitar a criação de um dos principais “blocos” que podem compor a construção da computação óptica: um isolador óptico, que controle o fluxo da luz usada para a realização de operações lógicas de forma unidirecional.

Outros dispositivos similares já haviam sido demonstrados anteriormente, mas a escala desses componentes é grande demais para obter bons resultados. Além disso, são feitos de materiais não passivos, que não permitem obter ganhos ópticos, e não são compatíveis com o processo de fabricação CMOS usado na indústria de semicondutores.

O novo dispositivo, ao contrário, é constituído de silício, dióxido de silício, germânio e cromo, todos passivos e compatíveis com o processo CMOS. Outra vantagem está no tamanho: o componente utilizado tem entre 20 a 30 mícrons de largura, bem menor que os anteriores, que possuíam centímetros.

Os pesquisadores estão trabalhando em melhoras neste componente, visando reduzir o tamanho e aumentar a sua eficácia.

Fonte: Fapesp

Um pouco mais sobre computação óptica

De acordo com a obra Óptica de Jaime Frejlich, os experimentos com computação óptica começaram em 1986. Pesquisadores de Jerusalém desenvolveram um método que utiliza a associatividade de hologramas, dando origem a um sistema puramente óptico baseado nas memórias associativas do computador. Confira o esquema retirado do livro:

O dispositivo é capaz de buscar uma imagem de arquivo a partir de amostras incompletas ou fragmentadas desta imagem graças ao sistema baseado na holografia e conjugação de fase. O arquivo é formado por um grande número de hologramas guardados em um material de registro em volume, no qual cada imagem é armazenada usando um feixe referência que incide em um ângulo diferente. Para reconstituir a imagem, ela é projetada sobre o holograma que gera uma reconstrução dos detalhes que faltam.

Óptica e invisibilidade

Além de aplicação na fotônica, em escala microscópica, a descoberta do procedimento técnico para fabricar o dispositivo também revelou uma propriedade importante: a capacidade de refletir luz em apenas uma direção.

O componente funciona como um diodo óptico, impedindo os refluxos da luz e evitando, por exemplo, que a luz reflita no interior de uma fibra óptica, interferindo com o feixe principal. Ao refletir luz somente em uma direção, ele permite a “invisibilidade” no sentido contrário.

Entre as inúmeras aplicações possíveis para este “manto da invisibilidade” está a tecnologia para defesa aeroespacial e militar.

Tudo a ver

Se você gostou desta matéria, vai adorar o livro Óptica, escrito por Jaime Frejlich, doutor em Física e Óptica pela Université Pierre ET Marie Curie, Paris, e professor da Unicamp. A obra apresenta os principais conceitos da Óptica para alunos de graduação em Física e Engenharias, cobrindo temas como Óptica Geométrica, propagação e polarização da luz, interferência da luz, tratamento da difração e holografia, além de uma introdução à propagação em meios anisotrópicos e à óptica não linear. Repleto de exemplos, problemas resolvidos e experimentos ilustrativos para consolidar os assuntos tratados.

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