Pesquisa brasileira abre caminho para raio laser de 1 terawatt

Fábio de Castro - Agência FAPESP - 21/03/2007

Pesquisadores do Centro de Lasers e Aplicações (CLA) do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen) conseguiram melhorar a performance de um tipo especial de laser e deram mais um importante passo em direção à construção de um sistema de laser de 1 terawatt.

O estudo, ligado ao projeto temático Implementação de um sistema laser de terawatt e suas aplicações, que tem apoio da FAPESP, resultou em tese de doutorado de Ricardo Elgul Samad. Os resultados foram publicados nas revistas Applied Optics e Optics Letters. Com a colaboração de outros pesquisadores do Ipen, a pesquisa foi veiculada também na edição de fevereiro da principal revista de divulgação da área de fotônica, a Photonics Spectra.

Laser de estado sólido

De acordo com Samad, o laser de estado sólido conhecido como Cr:LiSAF tem uma série de características promissoras, incluindo longa vida útil espontânea e uma ampla freqüência de emissão espectral. Entretanto, havia sido deixado de lado para aplicações comerciais devido à pobreza da condutividade térmica de seu cristal.

"O que conseguimos fazer foi entender o funcionamento do Cr:LiSAF e aplicar filtros ópticos em seu emissor de luz, minimizando os problemas técnicos e fazendo com que ele pudesse ser utilizado de forma real", disse Samad à Agência FAPESP.

Segundo o gerente do CLA, Nilson Dias Vieira Júnior, que orientou Samad na pesquisa, o mérito do trabalho foi conseguir um importante avanço com uma solução relativamente simples. "Imagine que fizemos com esse laser o que o filtro solar faz com as pessoas na praia. Eliminamos as radiações indesejadas e conseguimos que o Cr: LiSAF passasse a ser usado como um laser de alta potência", disse Vieira Júnior à Agência FAPESP.

Samad explica que o Cr:LiSAF (Cristal Dopado com Cromo de Lítio-Estrôncio-Alumínio-Flúor-6) permite, com a utilização de um amplificador multipasso, a emissão da luz com enorme coerência - isto é, uma onda eletromagnética com freqüência e fase muito bem definidas.

"O laser que desenvolvemos é apenas um componente do sistema de 1 terawatt no qual estamos trabalhando dentro do projeto temático. Com ele, geramos pulsos que duram 60 milionésimos de segundo. Quando todo o sistema de 1 terawatt estiver operando, esse laser será instalado dentro dele para multiplicar o número de pulsos por segundo", disse Samad.

Laser de 1 terawatt

Um terawatt de potência equivale a 10¹² watts - o que chega à casa do trilhão de watts. Toda a energia elétrica disponível no planeta não passa de 1,5 terawatt, de acordo com os pesquisadores do Ipen. Com altíssima potência e duração de tempo extremamente pequena, o laser produzido permitirá uma enorme gama de aplicações, sob rígidas normas de segurança.

De acordo com Vieira Júnior, a pesquisa chamou a atenção internacional porque é raro que se consiga viabilizar um novo tipo de laser para aplicações. "Nas últimas décadas milhares de lasers foram inventados, mas muito poucos foram incorporados aos processos científicos e industriais. Ao repensar o Cr:LiSAF, estamos oferecendo mais uma opção viável para uso", afirmou.

Segundo o professor, o envolvimento de pesquisadores brasileiros com o projeto de terawatt é um grande diferencial para o país. "Essa classe de laser está envolvida em vários aspectos fundamentais de física, inclusive nos grandes programas de fusão nuclear. É objeto de investigação em muitos países e vai colocar o Brasil no primeiro time da ciência de ponta, mesmo com recursos muito menores. Hoje, já temos o laser de maior potência do hemisfério Sul", disse.

Raios Laser

O laser na potência terawatt poderá ser usado, de acordo com Vieira Júnior, em áreas como abrasão de tecidos biológicos. "O uso do laser poderá ser feito de forma muito seletiva, sem gerar calor. É possível agir sobre o tecido de um dente sem destruir o que está em volta, por exemplo."

Outro exemplo de aplicação, de acordo com ele, é a leitura das assinaturas químicas das várias espécies espalhadas pela atmosfera. "O laser na potência terawatt poderá conseguir identificar, por exemplo, a constituição de poluentes atmosféricos presentes a 10 quilômetros de altura", disse.

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