Revolução na tecnologia: laser ultrarrápido cabe na palma da mão

Cientistas de uma universidade na Suíça conseguiram alcançar um feito histórico para a área da fotônica integrada, ao conseguirem criar um sistema de lasers ultra rápidos que funcionam dentro de um chip. O avanço tecnológico, publicado na revista Nature, é do tamanho da cabeça de um fósforo e utiliza uma arquitetura inovadora para produzir pulsos de luz de alta energia milimetricamente, podendo servir como uma alternativa na produção de dispositivos portáteis e até em cirurgias oculares.

Os pesquisadores da Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL), liderados pelo professor Tobias J. Kippenberg, tinham o objetivo de miniaturizar e reduzir os custos dos lasers ultra rápidos, que são tradicionalmente caros, volumosos e geralmente limitados a mesas ópticas de laboratório. Esse tipo de tecnologia é usada principalmente para ações onde é necessária precisão extrema e evitar danos térmicos causados por temperaturas extremas.

Para chegar a tal feito os cientistas utilizaram um design de laser chamado “oscilador Mamyshev”, implementado em um chip de nitreto de silício, material tradicionalmente usado em sistemas eletrônicos. Esse tipo de arquitetura permite que a cavidade de laser seja “dobrada” em um espaço minúsculo, similar ao tamanho da cabeça de um alfinete. O dispositivo emite pulsos de luz extremamente curtos e com alta energia.

Esse tipo de chip fotônico serve para guiar e processar a luz em canais microscópicos chamados “guias de onda”, que agem de forma semelhante à maneira como chips eletrônicos encaminham eletricidade. Os chips fotônicos são amplamente utilizados em telecomunicações, miniaturalizando funções complexas que antes exigiam sistemas muito maiores.

"Por mais de vinte anos, um laser de femtosegundo de alta energia de pulso em chip foi amplamente considerado o Santo Graal da fotônica integrada. Nosso resultado mostra que não só é possível, como pode ser alcançado com uma arquitetura surpreendentemente elegante que a comunidade de fotônica integrada havia negligenciado.”, disse o professor Kippenberg, orientador líder da pesquisa.

A principal mudança que a inovação dos pesquisadores da EPFL em relação aos chips com laser tradicionais é que agora esses materiais podem ser fabricados em escala industrial, de forma mais barata e que vai atingir mais pessoas. No futuro a ferramenta pode se tornar essencial para detectar poluentes, dispositivos de navegação ou comunicação, diagnósticos em exames médicos e até abrir caminho para relógios atômicos ópticos compactos.

*Estagiário sob supervisão de Paulo Floro.