Transistor emissor de luz agora emite raio laser

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/12/2004

Menos de um ano depois de anunciarem a criação do primeiro transistor emissor de luz do mundo, pesquisadores da Universidade de Illinois, Estados Unidos, conseguiram fazer com que seu componente emita luz laser. Eles criaram o primeiro transistor emissor de raios laser do mundo.

Os cientistas Milton Feng e Nick Holonyak demonstraram experimentalmente a emissão de raio laser a partir da heterojunção bipolar de um transistor emissor de luz. A experiência foi relatada no último número da revista Applied Physics Letters.

"Incorporando poços quânticos em uma região ativa de um transistor emissor de luz, nós aprimoramos as propriedades elétricas e óticas, tornando possível a excitação da emissão e a operação do transistor laser," explicou Holonyak.

A foto mostra o feixe de raio laser emitido pelo transistor com um comprimento de onda infravermelho ("hv"), capturado por uma câmera digital.

Ao contrário de um diodo emissor de luz, que emite luz não coerente em uma ampla faixa do espectro, o transistor laser emite um feixe coerente e estreito. Modulado na velocidade do transistor, o feixe de laser pode ser enviado através de uma fibra ótica como um sinal de alta velocidade.

"Este é um verdadeiro laser de três terminais, com uma entrada elétrica, uma saída elétrica e uma saída ótica, para não mencionar a saída ótica coerente," comemora o Dr. Feng. "É um componente que funciona simultaneamente como um laser e como um transistor."

No limiar do laser - o ponto no qual a luz passa de uma emissão espontânea para uma emissão excitada - o ganho do transistor cai substancialmente, mas continua capaz de sustentar a operação em três portas. "O sinal elétrico cai, mas o sinal ótico se eleva," explica Feng.

Enquanto os transistores tradicionais são feitos de silício e germânio, o transistor emissor de laser é feito de fosfeto de índio-gálio, arseneto de gálio e arseneto de índio-gálio. Mas os pesquisadores afirmam ser possível utilizar outros elementos da mesma família, os chamados compostos III-V.

"O trabalho ainda está em sua infância," afirma Holonyak. "Há muito mais a se aprender, incluindo como separar e otimizar a saída laser do transistor em sinais elétricos e sinais de luz."

No futuro, transistores laser ultrarápidos poderão ampliar a banda de modulação de fontes de luz semicondutoras de 20 gigahertz para mais de 100 gigahertz. Utilizados como interconexões optoeletrônicas, os transistores laser poderão facilitar o processamento rápido de sinais, equipamentos de alta velocidade e comunicações diretas de grande capacidade, assim como uma nova geração de circuitos integrados óticos e elétricos de grande desempenho.

Holonyack foi o inventor do primeiro diodo emissor de luz com viabiliade prática e do primeiro laser semicondutor a operar no espectro da luz visível. O Dr. Feng é atualmente detentor da façanha de ter construído o mais rápido transistor bipolar do mundo, que opera a uma freqüência de 509 gigahertz. Da pesquisa atual participaram também os pesquisadores Gabriel Walter e Richard Chan.