Energia

Criado laser capaz de emitir múltiplos feixes de luz simultaneamente

Criado laser capaz de emitir múltiplos feixes de luz simultaneamente
Visualização computadorizada do laser multifeixe e multicor demonstrado pelos pesquisadores a partir de modificações em um laser de cascateamento quântico.[Imagem: Federico Capasso/Nanfang Yu]

Laser multifeixe e multicor

Um grupo internacional de pesquisadores desenvolveu nova categoria de raio laser que é capaz de emitir múltiplos feixes de luz de diversos comprimentos de onda (cores), tudo simultaneamente.

A tecnologia, que traz uma flexibilidade sem precedentes para a área dos lasers, é totalmente adaptável, podendo ser utilizada em inúmeros campos, da detecção de compostos químicos ao monitoramento climático e às telecomunicações.

O laser multifeixe e multicor, altamente compacto, emite variados comprimentos de onda na faixa do infravermelho, uma faixa do espectro eletromagnético que não é visível pelo olho humano, mas que possui inúmeras aplicações científicas e tecnológicas.

Os lasers tradicionais emitem um único feixe de luz com um comprimento de onda bem definido, devendo ser fabricados já visando a aplicação específica a que se destinam.

Laser de cascateamento quântico

A pesquisa se fundamentou nos lasers de cascateamento quântico (QCL - Quantum Cascade Laser), nos quais camadas ultrafinas de materiais semicondutores são empilhadas umas sobre as outras, criando uma espécie de confinamento quântico.

Esse confinamento, chamado "poço quântico, dá aos elétrons a possibilidade de ocupar inúmeras posições entre as bandas de valência e de condução. A excitação dos elétrons numa dessas sub-bandas é que produz a emissão do laser.

Como a posição dessas sub-bandas não é determinada pelo material das camadas, mas pela sua espessura, é possível fabricar lasers QCL que emitam diversos comprimentos de onda - um de cada vez - usando o mesmo semicondutor, apenas variando a espessura das camadas individuais.

Para construir o laser de múltiplos feixes, os pesquisadores construíram estruturas metálicas regulares sobre o laser que se comportam como se fossem antenas altamente direcionais, disparando os feixes de luz nas direções determinadas pela posição dessas antenas ópticas.

Aplicações dos lasers múltiplos

"Com opções de multifeixes e múltiplos comprimentos de onda passamos a contar com uma flexibilidade sem precedentes," diz o Dr. Hirofumi Kan, ele próprio um dos criadores dos lasers de cascateamento quântico, em 1994, nos Laboratórios Bell. Federico Capasso, um dos seus colegas da época, também participou do avanço agora alcançado.

"A capacidade de emitir múltiplos comprimentos de onda é ideal para gerar um mapa quantitativo das concentrações de múltiplos compostos químicos na atmosfera. Esses padrões de componentes atmosféricos - como função da altitude ou da localização - são elementos críticos para o monitoramento ambiental e a previsão e a modelagem climáticas," diz Kan.

Outras opções menos imediatas de uso dos lasers múltiplos estão na transmissão óptica e sem fios de informações e na interferometria.

Bibliografia:

Multi-beam multi-wavelength semiconductor lasers
Nanfang Yu, Mikhail A. Kats, Christian Pflügl, Markus Geiser, Qi Jie Wang, Mikhail A. Belkin, Federico Capasso, Milan Fischer, Andreas Wittmann, Jérôme Faist, Tadataka Edamura, Shinichi Furuta, Masamichi Yamanishi, Hirofumi Kan
Applied Physics Letters
November 2009
Vol.: 95, 161108
DOI: 10.1063/1.3253713




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