Laser de pulsos escuros produz disparos de escuridão

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/06/2010

Gráfico mostra os "pulsos escuros" do novo laser de pontos quânticos, indicando que a luz praticamente desaparece a cada 2,5 nanossegundos.
[Imagem: Talbott/NIST]

Em um avanço que tem um aspecto quase Zen, cientistas desenvolveram um novo tipo de raio laser pulsado que se destaca justamente por não produzir luz, mas escuridão. E por fazer isso de forma periódica e sustentada.

O novo laser produz feixes sustentados de "pulsos escuros" - quedas repetidas na intensidade da luz - que são o oposto dos brilhantes pulsos de luz que tornam os lasers pulsados tão úteis.

Pulsos escuros de laser

Apesar do nome quase absurdo, um "pulso escuro" de laser pode ser uma ferramenta muito útil para novos esquemas de transmissão de dados e comunicações e em técnicas de metrologia baseadas em luz infravermelha.

Cada pulso do novo laser, criado por cientistas do Instituto Nacional de Padronização e Metrologia (NIST), dos Estados Unidos, dura meros 90 nanossegundos (90 trilionésimos de segundo), tornando o dispositivo muito útil para medir escalas de tempo muito curtas - veja Batido recorde mundial do menor tempo já medido.

Os pulsos escuros podem ser úteis também no processamento de sinais - usados em comunicações e transmissão de dados - porque, ao contrário dos pulsos brilhantes, eles se propagam com menos distorção.

E um pulso escuro pode ser usado ainda como uma espécie de diafragma para controlar um feixe contínuo de luz em redes ópticas.

Laser de pontos quânticos

O laser gerador de pulsos escuros produz luz a partir de milhões de pontos quânticos, cristais semicondutores em nanoescala que são também largamente utilizados como qubits nos experimentos com a computação quântica.

Esta é a primeira vez que se consegue gerar pulsos escuros de forma sustentada diretamente de uma cavidade semicondutora, sem redesenho óptico ou elétrico dos pulsos depois que eles são gerados.

Os pontos quânticos, cada um medindo 10 nanômetros de diâmetro, comportam-se como se fossem átomos individuais, todos eles emitindo luz na mesma frequência. A corrente gera energia suficiente para amplificar as emissões do conjunto de pontos quânticos, criando as propriedades especiais que caracterizam a luz de um laser.

Criação dos pulsos escuros

São as características dinâmicas dos pontos quânticos que estabilizam os pulsos escuros.

Após emitir luz, os pontos quânticos recuperam energia de seu interior rapidamente - em cerca de 1 picossegundo. Mas a recuperação é mais lenta - cerca de 200 picossegundos - quando a energia se origina de fora deles, na cavidade do laser.

Isto cria uma progressão de todos os ganhos de energia, gradualmente levando a uma interrupção total da energia. Num determinado momento, o laser atinge um estado estável de breves e repetidas interrupções na luz - uma queda de cerca de 70%.

São essas interrupções na luz que representam os pulsos escuros, que podem ser tão úteis quanto os pontos brilhantes.

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