Dispositivo permite explorar espalhamento de luz por vibrações mecânicas

C&T Inovação - BR

Pesquisadores do Instituto de Física Gleb Wataghin da Universidade Estadual de Campinas (IFGW-Unicamp) desenvolveram, teoricamente, um dispositivo fotônico de silício que poderá viabilizar a interação entre ondas ópticas e mecânicas que vibram na faixa de dezenas de gigahertz (GHz).


Resultado dos projetos “Nanofotônica em semicondutores dos Grupos IV e III-V” e “Optomecânica em cristais fotônicos e fonônicos”, ambos apoiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) na modalidade Jovens Pesquisadores em Centros Emergentes, o dispositivo foi descrito em um artigo publicado na revista Scientific Reports, do grupo Nature.


“Propusemos por meio de simulações computacionais um dispositivo que permitiria explorar um mecanismo de espalhamento de luz por vibrações mecânicas – chamado espalhamento Brillouin – que poderia ser transposto para microchips fotônicos”, explicou o professor do IFGW-Unicamp e coordenador do projeto, Gustavo Silva Wiederhecker.


O pesquisador e seu grupo na Unicamp têm se dedicado a estudar nos últimos anos o mecanismo, descrito inicialmente em 1922 pelo físico francês León Nicolas Brillouin (1889 – 1969), em que, ao passar por um meio transparente, a luz (fótons) interage com vibrações elásticas (fênons) de altíssimas frequências, da ordem de dezenas de GHz.


Esse efeito só pôde ser explorado eficientemente a partir dos anos 1960 com a invenção do laser pelo físico norte-americano Theodore Harold Maiman (1927 – 2007). Na época, observou-se que, dependendo da potência com que a luz é irradiada em uma fibra óptica por uma fonte de laser, o campo eletromagnético da luz excita ondas acústicas que se propagam ao longo do material e espalham a luz em uma nova frequência, diferente da irradiada originalmente pelo laser.


“Esse mecanismo de espalhamento de luz é facilmente observável em fibras ópticas, que pode ter extensão de centenas de quilômetros, porque é acumulativo [vai se somando ao longo do material]”, afirmou Wiederhecker. “Mas é mais difícil de ser observado e explorado em um dispositivo optomecânico [capaz de confinar simultaneamente ondas de luz e mecânicas, de modo a possibilitar que interajam], em escala micrométrica, em razão do seu tamanho diminuto para circulação da luz”, ressaltou.


A fim de superar essa limitação do tamanho do material para propagação da luz, o pesquisador e seu grupo vêm desenvolvendo discos de silício de aproximadamente 10 mícrons (μm) de diâmetro – o equivalente a um décimo da espessura de um fio de cabelo – que atuam como microcavidades.


(Agência ABIPTI com informações da Agência Fapesp)




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