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Pesquisa do Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da USP obteve uma emissão de laser a partir de um gás de rubídio (elemento químico) aprisionado, periodicamente estruturado por uma onda estacionária de luz. O gás serviu de amplificador óptico (chamado de “Optical Parametric Amplifier”) e criou um novo tipo de laser, formado basicamente por gás e luz, sem espelhos, nomalmente usados para refletir e amplificar a luz. O estudo, uma colaboração entre o professor Philippe Wilhelm Courteille, do IFSC, e pesquisadores da Universität Tübingen (Alemanha), rendeu a publicação de um artigo na revista científica Nature Photonics.
“O objetivo inicial foi melhorar a reflexão de um gás rubídio, aprisionado em uma rede óptica, formando, dessa maneira, um cristal fotônico”, explica Courteille. Um laser (sigla em inglês que significa Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, “Amplificação da luz por emissão estimulada de radiação”) é um dispositivo que produz uma radiação eletromagnética, com um comprimento de onda muito bem definido e que se propaga de forma paralela. Os mais comuns podem ser definidos como amplificadores de luz e conjuntos de espelhos, que trazem a luz ampliada de um lado para o outro, num processo contínuo de feedback (retorno). Se esse retorno for eficiente, um feixe de luz será formado espontaneamente.
Na pesquisa, as ondas estacionárias geradas durante o feedback permitem aprisionar átomos, colocá-los de maneira estruturada no feixe de luz e possibilitar o fenômeno de reflexão. “Isso gera um meio para organizar a matéria e esse meio tem propriedades interessantes. A luz pode ser refletida como se fosse um espelho”, explica Courteille.
Com base nos experimentos, o professor aponta que o espelho formado pela luz refletida pode ser interessante para o desenvolvimento de lasers em regime de frequência ultravioleta que, diferente dos lasers comuns, não é composto por espelhos convencionais. “No regime ultravioleta, é muito difícil de trabalhar com espelhos convencionais, mas, com a presença de redes ópticas, pode haver reflexão, fazendo surgir um laser”.
Cristais
As redes ópticas – as mais modernas redes de telecomunicação, que possibilitam o funcionamento da internet -, têm muito em comum com cristais fotônicos. Mas, em comparação aos cristais, redes ópticas têm a vantagem de uma periodicidade intrinsecamente perfeita e podem ser manipuladas in vivo.
Os cristais fotônicos (nanoestruturas ópticas), geralmente, são feitos de materiais dielétricos sólidos (materiais isolantes, que não permitem a passagem de corrente elétrica). Estes materiais, por sua vez, são capazes de moldar o fluxo da luz de maneira determinada, e de localizar radiação, isto é, armazenar fótons.
“Precisamos entender melhor essa novidade e melhorar as propriedades, pois ainda não temos o entendimento completo sobre elas”, ressalta Courteille. “Com a publicação deste paper, várias pessoas, talvez, verão nisso um sistema muito interessante, e começarão a trabalhar nessa nova direção”, conclui.
O texto sobre a pesquisa foi publicado na edição de 18 de dezembro do ano passado da revista Nature Photonics. Para acessá-lo, na íntegra, clique aqui. O estudo, realizado em cooperação com pesquisadores alemães, foi iniciado em 2005 e retomado em 2009, após dois anos de paralisação.
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