Novo tipo de laser dispensa espelhos

Com informações do IFSC - 07/01/2012

O espelho formado pela luz refletida pode ser interessante para o desenvolvimento de lasers ultravioleta.
[Imagem: Claus Zimmermann Lab]

Laser gasoso

Pesquisadores do Instituto de Física de São Carlos (IFSC), da USP, construíram um laser sem espelhos.

A emissão de laser foi obtida a partir de um gás do elemento químico rubídio "modelado" 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 os espelhos normalmente usados para refletir e amplificar a luz.

O novo laser foi criado pela equipe do professor Philippe Wilhelm Courteille, em colaboração com pesquisadores da Universidade Tubingen, na Alemanha.

"O objetivo inicial foi melhorar a reflexão de um gás rubídio, aprisionado em uma rede óptica, formando, dessa maneira um cristal fotônico", explica Courteille.

Laser sem espelhos

Um laser (sigla em inglês para 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 tipos mais comuns de laser podem ser definidos como amplificadores de luz e conjuntos de espelhos, que jogam a luz de um lado para o outro, num processo contínuo de retro-alimentação (feedback). Se esse retorno for eficiente, um feixe de luz laser será formado espontaneamente.

O gás rubídio, representado pela esfera, é aprisionado em armadilhas magneto-ópticas (MOTNULLi>Magneto-optical trap), representada pelos anéis.
[Imagem: Claus Zimmermann Lab]

Na pesquisa, as ondas estacionárias geradas durante a retro-alimentação permitem aprisionar átomos, colocá-los de maneira estruturada no feixe de luz, produzindo 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.

• Luz é gerada pelo vácuo

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," explica.

Redes ópticas e cristais fotônicos

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, as redes ópticas têm a vantagem de uma periodicidade intrinsecamente perfeita e podem ser manipuladas em tempo real.

Os cristais fotônicos (nanoestruturas ópticas) geralmente são feitos de materiais dielétricos sólidos (materiais isolantes, que não permitem a passagem de corrente elétrica, mas que sustentam o campo elétrico).

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 artigo, várias pessoas talvez vejam nisso um sistema muito interessante, e começarão a trabalhar nessa nova direção."

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