Eletrônica

Mude a cor da luz girando um botão

Mude a cor da luz girando um botão
O aparelho atual, ocupando quase toda a imagem, foi reproduzido pelos minúsculos chips vistos na parte inferior da mesa. [Imagem: UCSB]

Controle de cor da luz

Existem lâmpadas e abajures que permitem mudar a cor da luz usando um controle remoto, mas essa mudança de cor é feita alterando a luminosidade de um trio de LEDs RGB - vermelho, verde e azul.

Mudar diretamente a cor de uma fonte única de luz - um único LED ou um laser, por exemplo - é bem mais complicado.

Tão complicado que exigiu uma enorme equipe para fazer a primeira versão miniaturizada desse equipamento.

E não se trata de um novo produto para abajures e iluminação, mas de um "sintetizador de frequências ópticas", um aparelho importante em aplicações que vão da detecção de compostos químicos (espectroscopia a laser) aos radares de luz (LIDAR) e à busca por exoplanetas ainda desconhecidos.

Sintetizador de frequência óptica

Para entender a importância desse aparelho, lembre-se dos rádios e TVs mais antigos, onde a sintonia era feita por meio de um botão giratório - você achava a estação, mas ela insistia em "fugir" de vez em quando, enchendo o som e a imagem de chiados e chuviscos. Esse problema foi resolvido por meio dos "sintetizadores de radiofrequência", que geram frequências de rádio muito precisas.

Mas o controle das frequências ópticas - a cor da luz emitida - continua na era do botão sintonizador porque elas são muito mais altas (200 milhões de megahertz) do que as frequências de rádio (100 megahertz). É difícil definir com precisão a frequência absoluta, ou cor, da luz emitida por um laser - pense naqueles usados em telecomunicações e para transmissões por fibras ópticas - porque as frequências do laser tendem a "fugir", assim como acontecia com as estações de rádio nos aparelhos antigos.

Por isso esses equipamentos são grandes e consomem muita energia, o que é incompatível com a onda de miniaturização das demais tecnologias fotônicas.

Dodos

Isso agora mudou, graças ao que a equipe chama de DODOS (Direct On-Chip Digital Optical Synthesizer, ou sintetizador óptico digital direto em um chip).

"Nós pegamos algo que ocupava uma bancada óptica inteira, pesava 13 quilos e usava um quilowatt de potência e o fabricamos várias ordens de grandeza mais eficiente integrando os elementos-chave em circuitos integrados fotônicos de silício," disse o professor John Bowers, da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara.

As capacidades do sintetizador de frequência óptico de mesa foram reproduzidas por três microchips, cada um com 5 mm x 10 mm de tamanho.

"Por meio do DODOS, estamos criando tecnologias que permitirão uma ampla gama de usos e destravar numerosas aplicações. O objetivo é encolher os aparelhos de laboratório até o tamanho de um cubo de açúcar para uso em aplicações como LIDAR, comunicações coerentes, sensoriamento químico e metrologia de precisão," disse o pesquisador Gordon Keeler.

Bibliografia:

An optical-frequency synthesizer using integrated photonics
Daryl T. Spencer, Tara Drake, Travis C. Briles, Jordan Stone, Laura C. Sinclair, Connor Fredrick, Qing Li, Daron Westly, B. Robert Ilic, Aaron Bluestone, Nicolas Volet, Tin Komljenovic, Lin Chang, Seung Hoon Lee, Dong Yoon Oh, Myoung-Gyun Suh, Ki Youl Yang, Martin H. P. Pfeiffer, Tobias J. Kippenberg, Erik Norberg, Luke Theogarajan, Kerry Vahala, Nathan R. Newbury, Kartik Srinivasan, John E. Bowers, Scott A. Diddams, Scott B. Papp
Nature
Vol.: 557, pages 81-85
DOI: 10.1038/s41586-018-0065-7




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