Componente fotônico controla luz com corrente elétrica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/05/2005

O modulador utiliza um anel ressonante, um guia de ondas circular, acoplado a outro guia de ondas reto, que conduz o feixe de luz a ser modulado.
[Imagem: Lipson Lab]

Substituir elétrons por fótons

Todo garoto em idade escolar sabe que transferir dados utilizando fibras ópticas é mais eficiente do que utilizar fios de cobre.

Substituir os elétrons por fótons permite a diminuição do consumo de energia, com a conseqüente diminuição da dissipação de calor, além da transferência de um maior volume de dados no mesmo tempo.

É por isto que os engenheiros estão tentando arduamente substituir os fios de cobre no interior dos chips por estruturas ópticas.

Eletricidade controla luz

Agora pesquisadores da Universidade de Cornell, Estados Unidos, anunciaram ter dado um passo importante nesse sentido.

Eles construíram um dispositivo de silício, o material de que são feitos os chips, que permite que um sinal elétrico controle (ou module, em linguagem técnica) um feixe de luz.

Outros pesquisadores já construíram esses moduladores em silício antes, mas todos com medidas na ordem de milímetros, muito grandes para serem utilizados no interior de chips. O novo componente mede apenas alguns poucos micrômetros, diminuindo a escala por um fator de mil.

Anel ressonante

O modulador utiliza um anel ressonante, um guia de ondas circular, acoplado a outro guia de ondas reto, que conduz o feixe de luz a ser modulado.

A luz que viaja pelo guia de ondas reto dá inúmeras voltas ao redor do círculo antes de prosseguir. O diâmetro do círculo, um múltiplo exato de um comprimento de ondas específico, determina o comprimento de onda da luz que se permite passar.

No experimento relatado, o anel tem 12 micrômetros de diâmetro, ressonando com um laser com comprimento de onda de 1.576 nanômetros.

Energia que desliga luz

O anel é circundado por outro anel exterior com silício dopado negativamente. Sua região interna, por sua vez, é dopada positivamente, tornando o guia de ondas uma região intrínseca de um diodo positivo-intrínseco-negativo (PIN).

Quando uma tensão é aplicada ao longo da junção, elétrons e lacunas são injetados no guia de ondas, alterando seu índice de refração e sua freqüência de ressonância, de forma a impedir a passagem da luz de mesma freqüência.

Como resultado, ligando-se a tensão, desliga-se o feixe de luz.

O trabalho foi publicado no exemplar de 19 de Maio da revista Nature, assinado pelo grupo de pesquisas chefiado pela Dra. Michal Lipson.