Eletrônica

Componente óptico decide para onde virar a luz

Componente óptico decide para onde virar a luz
Para demonstrar a nova técnica, foram criados dois componentes de acoplamento óptico, um circular e um retangular, que decidem para onde mandar a luz de acordo com sua polarização. [Imagem: Jiao Lin and Samuel Twist]

Trânsito de luz

Os processadores fotônicos prometem substituir a eletricidade por luz no interior dos chips, sendo muito mais rápidos e esquentando muito menos.

Mas como você imagina a luz circulando no interior de um chip? A abordagem mais largamente utilizada consiste em guias de ondas levando a luz para lá e para cá.

O grande problema é esse "para lá" e "para cá".

Uma imagem ilustrativa que se pode usar é a de uma fibra óptica que leve a luz contendo a informação para um circuito lógico, e outra fibra óptica que traga a luz contendo o resultado de volta.

Multiplique isso por milhões de idas e vindas de dados e é fácil ver que os processadores fotônicos já vão nascer com "engarrafamento óptico".

Mas não precisa ser assim, conforme acabam de demonstrar Jiao Lin e seus colegas da Universidade de Harvard - eles trabalham no laboratório do professor Federico Capasso, onde foram feitos alguns dos mais importantes avanços recentes no campo da fotônica.

O grupo criou um dispositivo que escolhe para onde direcionar a luz de acordo com informações codificadas no próprio feixe de luz, evitando a multiplicação de canais dedicados.

E também não são usadas fibras ópticas, como no exemplo explicativo acima: o dispositivo converte o sinal óptico em ondas que viajam sobre uma superfície metálica, o que é muito menor e mais simples.

Componente óptico decide para onde virar a luz
Tudo o que é necessário é que a luz chegue perpendicularmente para que o componente óptica passivo faça o resto. [Imagem: Jiao Lin and Samuel Twist]

Polaritons

O sinal óptico dirigido é formado por polaritons, um tipo de onda eletromagnética que se propaga sobre uma superfície metálica, essencialmente uma mescla de luz e matéria, já que a luz induz ondas nos elétrons superficiais do metal - essas ondas eletrônicas, por sua vez, são chamadas plásmons de superfície.

Isso oferece uma forma totalmente nova para manipular a luz com precisão, em dimensões muito menores do que o comprimento de onda da luz, sem danificar os dados ópticos codificados.

Até agora, um desvio da luz desse tipo dependia da mudança do ângulo em que a luz incide no componente guia, um procedimento que exige um alinhamento incompatível com circuitos práticos fabricados em escala industrial.

Com o novo guia, tudo o que é necessário é que a luz chegue perpendicularmente para que o dispositivo faça o resto.

Funcionando como um controlador de tráfego, o dispositivo detecta a polarização da luz - que pode ser linear, para a esquerda ou para a direita - e o despacha para a direção correta.

Esse acoplador óptico também pode dividir o feixe de luz, enviando partes diferentes para cada uma das direções, permitindo a transmissão de informações ópticas multiplexadas, usando múltiplos canais.

Bibliografia:

Polarization-Controlled Tunable Directional Coupling of Surface Plasmon Polaritons
Jiao Lin, J. P. Balthasar Mueller, Qian Wang, Guanghui Yuan, Nicholas Antoniou, Xiao-Cong Yuan, Federico Capasso
Science
Vol.: 340 no. 6130 pp. 331-334
DOI: 10.1126/science.1233746




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