Fibras ópticas helicoidais controlam a luz

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/07/2004

Enrolando cabos de fibra óptica em formatos de hélice, engenheiros da Chiral Photonics, Estados Unidos, conseguiram criar estruturas novas capazes de filtrar, polarizar ou espalhar a luz com extrema precisão. Como são compatíveis com as atuais linhas de fibras ópticas, essas novas estruturas poderão substituir componentes grandes e volumosos em sensores, giroscópios e outros equipamentos.

Nas fibras ópticas convencionais, a luz é transmitida de uma extremidade a outra através de um núcleo circular, envolvido por camadas exteriores concêntricas. Mas, para conseguir as novas propriedades, os pesquisadores utilizaram fibras com núcleo retangular, que geram hélices quando "enroladas".

Ao enrolar as fibras, os pesquisadores descobriram que alguns fótons deixam o núcleo e entram na camada envoltória. Fótons com a mesma "inclinação" da fibra helicoidal entram na camada externa, enquanto fótons com inclinação oposta permanecem no núcleo.

Com apenas um enrolamento suave, fótons com uma inclinação coincidente com a fibra saem do núcleo num pequeno ângulo, sendo aprisionados no envoltório. Com um enrolamento maior, esses fótons saem em ângulos maiores, permitindo que eles escapem do envoltório para o espaço ao redor. Somente a luz de uma única polarização permanece na fibra. Em enrolamentos apertados, com uma volta medindo menos de um milionésimo de metro, fótons com a mesma inclinação que a estrutura são refletidos de volta para o núcleo.

Como o ambiente externo da fibra afeta o comprimento de onda da luz presa no envoltório, fibras com enrolamentos mais "soltos" podem ser utilizadas como sensores para pressão, temperatura, torque e composição química.

Com hélices um pouco mais apertadas, os pesquisadores podem manipular a luz polarizada resultante de maneiras úteis, o que resulta em aplicações como giroscópios para sistemas de navegação, medidores de corrente para estações elétricas e equipamentos de análises químicas.

Para as fibras extremamente torcidas, a quantidade de voltas determina o comprimento de onda preciso da luz que permanece na fibra, produzindo uma luz que é ideal para filtros e para raios laser.

Os engenheiros estão agora trabalhando num processo de fabricação de larga escala, para que as novas fibras ópticas helicoidais possam chegar ao mercado.

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