Componente de silício combina amplificação de luz e efeito fotovoltaico

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/06/2006

Baseando-se em uma série de avanços recentes alcançados no campo da fotônica, pesquisadores da Universidade da Califórnia, Estados Unidos, desenvolveram um novo método que combina amplificação da luz com o efeito fotovoltaico - o mesmo que faz funcionar os painéis solares. E tudo a partir do silício, o mesmo material com que são construídos os chips.

A idéia, que parece desafiar as leis da Física, foi apresentada durante um evento internacional sobre Fotônica, realizado no Canadá. Segundo os cientistas, a amplificação óptica no silício não apenas pode ser feita sem consumo adicional de energia, como pode gerar energia útil no processo.

Segundo a pesquisa, amplificadores ópticos à base de silício, do tipo Raman, possuem propriedades fotovoltaicas não lineares - um fenômeno relacionado com a geração de energia nas células solares. "Após dominar a indústria eletrônica por décadas, o silício está agora prestes a se tornar o material preferido pela indústria fotônica," diz o pesquisador Bahram Jalali.

A quantidade de informação que pode ser enviada através de uma fibra óptica é diretamente proporcional à intensidade da luz que trafega na fibra. Isso significa que o silício deve ser iluminado com luz de alta intensidade, a fim de que suas propriedades não-lineares possam ser exploradas para se efetuar as funções básicas da comunicação óptica - amplificação, conversão de comprimentos de onda e chaveamento óptico.

O problema é que a incidência de uma luz muito forte sobre o silício gera elétrons. Esses elétrons absorvem a luz e os dissipam na forma de calor. "Não apenas se perde luz e capacidade de transferência de dados, o fenômeno piora um dos maiores obstáculos na indústria de semicondutores, que é a geração excessiva de calor nos chips. A perda óptica também torna virtualmente impossível criar-se amplificadores ópticos e lasers que funcionem continuamente", explica Jalali.

Tentativa anteriores de resolver essa questão incluíam a colocação de um diodo ligado ao chip, que funciona como uma espécie de "aspirador" dos elétrons que bloqueiam a luz. Mas isso aumenta o problema do calor, já que o aspirador acrescenta cerca de um watt de dissipação ao chip.

O que os cientistas agora descobriram foi uma forma de reaproveitar essa energia que era perdida, fazendo-a trabalhar a favor do circuito. Ou seja, o calor dissipado passa a ser uma vantagem, ao invés de um problema, dando uma nova perspectiva à fotônica à base de silício.

"Esta descoberta é um passo adiante e torna muito mais provável que a fotônica e a eletrônica venham a convergir. Se isto acontecer, muitas aplicações que são uma promessa da fotônica do silício poderão se tornar uma realidade," diz Jalali.

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