Como direcionar um feixe de luz sem nenhuma peça móvel

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/03/2020

A luz pode ser movida para um lado e para o outro sem que nada se mexa.
[Imagem: Min Chul Shin et al. - 10.1364/OL.385201]

Movendo a luz sem se mexer

Imagine pegar uma lanterna e ficar virando seu facho de luz para um lado e para o outro. Agora deixe a lanterna imóvel e tente fazer o mesmo sem usar nada que se mexa.

Impossível? Não é mais.

Este novo componente, já construído dentro de um chip, é capaz de formatar um pulso de luz e enviá-lo para diferentes direções conforme necessário - tudo sem utilizar nenhuma peça móvel.

Com ele, será possível miniaturizar os projetores e todos os equipamentos ópticos usados nos sistemas de realidade aumentada e realidade virtual, além de várias outras aplicações.

"Nossa plataforma de controle de fase azul pode reconfigurar rápida e precisamente a luz visível para muitas aplicações emergentes, incluindo telas holográficas, processamento de informações quânticas e estimulação e detecção de amostras biológicas.

"Ela abre caminho para a projeção de luz em escala de chip cobrindo todo a faixa do espectro visível, com um grande campo de visão e pode miniaturizar os volumosos sistemas ópticos atuais," disse a professora Michal Lipson, que dirige uma das mais produtivas equipes no campo dos circuitos de luz e computadores fotônicos, na Universidade de Colúmbia, nos EUA.

Matriz de fases óptica

Este componente, que miniaturiza volumosos sistemas de projeção feitos com lentes, é conhecido como matriz de fases óptica. Eles têm sido tipicamente feitos de silício, por isso só operam nos comprimentos de onda do infravermelho.

O nitreto de silício teoricamente permitiria fabricar versões que funcionam para a luz visível, mas ninguém até agora havia conseguido desenvolver um método prático para isso. Min Shin e Aseema Mohanty não apenas venceram o desafio, como já fizeram o componente totalmente compatível com as técnicas de microfabricação.

Usando este protótipo para a luz azul - um dos três componentes para fazer um projetor colorido, juntamente com o verde e o vermelho - a equipe demonstrou o direcionamento do feixe de luz em ângulos de até 50 graus, tudo controlado eletronicamente, sem qualquer peça móvel.

"Todos os chips que testamos funcionaram bem. A integração em larga escala deste sistema pode ser feita usando as técnicas litográficas atuais. Portanto, esta nova plataforma introduz uma plataforma para projeção volumétrica de luz 3D em escala de chip totalmente reconfigurável em toda a faixa visível," disse a pesquisadora Aseema Mohanty.

Toda a "mágica" é feita por meio de alteradores de fase da luz. À direita, foto de um dos protótipos.
[Imagem: Min Chul Shin et al. - 10.1364/OL.385201]

Computadores quânticos e optogenética

O componente óptico também poderá ser útil para computadores quânticos que usam íons como qubits, que precisam de lasers na faixa espectral visível para estimular opticamente esses íons com uma precisão na faixa dos micrômetros.

Ele também será usado para optogenética, uma técnica que usa luz visível para controlar neurônios e outras células em tecidos vivos. Por exemplo, os dispositivos poderiam ser usados para criar um aparelho implantável para estimular neurônios específicos em regiões do cérebro afetadas por condições como a epilepsia.

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