No final daquele arco-ris tem… um chip

Eletrnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 03/10/2025

O chip inclui cerca de 20 osciladores paramtricos, e um deles est sendo testado. Uma fibra ptica mostrada esquerda do chip e uma objetiva de espao livre direita.
[Imagem: Alireza Marandi]

Emissor de luz de amplo espectro

Existem algumas lmpadas decorativas que permitem que voc ilumine sua sala com diferentes cores. Na verdade, porm, esses abajures contm diferentes LEDs, cada um emitindo sua prpria cor – ainda no possumos emissores de luz de “amplo espectro”, ou seja, capazes de mudarem a cor da luz emitida ao girar de um boto.

uma pena, porque uma fonte de luz que cubra uma ampla faixa de frequncias altamente desejvel para muitos experimentos cientficos e para muitas aplicaes prticas, incluindo o controle de qualidade na fabricao de chips, comunicaes, gerao de imagens e at espectroscopia, onde a luz usada para detectar e identificar tomos e molculas em diversos ambientes.

Mas Ryoto Sekine e colegas do Instituto de Tecnologia da Califrnia mostraram que esto no caminho certo. Eles criaram um pequeno dispositivo capaz de produzir uma gama excepcionalmente ampla de frequncias (cores) de luz laser com altssima eficincia – tudo em um microchip.

A inovao se baseia em um trabalho anterior da prpria equipe, quando eles miniaturizaram o laser ultrarrpido ganhador do Nobel, colocando-o dentro de um chip. Agora eles ampliaram a capacidade de emisso de luz do chip.

“Estamos demonstrando que, com um nico dispositivo nanofotnico e baixas energias de entrada, na faixa de femtojoules, possvel cobrir uma ampla seo do espectro eletromagntico, desde comprimentos de onda visveis at o infravermelho mdio. Isso algo indito,” disse o professor Alireza Marandi, coordenador da equipe.

A miniaturizao abre caminho para novos usos desta tecnologia fotnica.
[Imagem: Ryoto Sekine et al. – 10.1038/s41566-025-01753-7]

Chip gerador de arco-ris

O dispositivo utiliza uma tecnologia que existe desde os anos 1960: Um oscilador paramtrico ptico (OPO). Essencialmente, um OPO um ressonador, uma pequena “armadilha” que capta a luz laser de entrada, de uma determinada cor, e ento utiliza um cristal no linear especial – neste caso, um cristal de niobato de ltio cuidadosamente engenheirado – para ento emitir luz em diferentes cores.

Tipicamente, os OPOs partem de uma fonte de laser com uma faixa de frequncia estreita e geram sadas em frequncias diferentes, mas ainda em uma faixa estreita. A equipe superou essa limitao usando uma outra estrutura fotnica, conhecida como pente de frequncia.

O resultado a gerao de um espectro de luz semelhante a um laser, em uma ampla faixa de frequncias, uniformemente espaadas, com pouqussima energia de entrada. O pente de frequncia cobre uma faixa espectral surpreendentemente ampla, fornecendo linhas ntidas e estveis, desde a luz visvel at os comprimentos de onda mais longos do infravermelho mdio.

Amplo espectro e baixo consumo

O desenvolvimento da tcnica do pente de frequncias recebeu o Prmio Nobel de Fsica de 2005. Ao contrrio dos lasers convencionais, que emitem uma nica cor de luz, os pentes de frequncias funcionam como uma rgua para a luz em uma faixa de frequncias, uma tecnologia que permitiu aprimorar tudo, desde a preciso dos relgios atmicos e medies feitas com luz at o monitoramento ambiental.

O novo chip vai alm graas ao que a equipe chama de engenharia de disperso – moldando como diferentes comprimentos de onda de luz viajam atravs do dispositivo, garantindo que permaneam juntos em vez de se espalharem – e uma estrutura ressonadora cuidadosamente projetada. Juntos, esses recursos permitem que o dispositivo amplie o espectro de forma eficiente e mantenha a coerncia, exigindo um limiar extremamente baixo – a energia na qual ele comea a funcionar.

Outro grande benefcio associado que a tecnologia traz para a escala de chips o que hoje exige equipamentos pesados de mesa.

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