Eletrônica

Uma via de mão-única para a luz

Diodo-óptico: Via de mão-única para a luz
A luz vinda de qualquer direção consegue viajar pelo guia de ondas - a borda do tambor - e, dependendo do seu comprimento de onda, será absorvida ou transmitida pelo centro ressonante. [Imagem: K. Srinivasan/NIST]

Diodo óptico

Há poucos meses, cientistas construíram o primeiro diodo óptico, um componente que permite que a luz caminhe em um sentido único, nunca refletindo e retornando.

Isto é essencial para a viabilização dos processadores fotônicos, nos quais os dados são transportados e processados não por elétrons, mas por luz - praticamente sem dissipação de calor e com uma velocidade muito maior.

Agora, uma equipe da Universidade de Maryland (EUA) descobriu que é possível construir um diodo óptico ainda mais simples e mais versátil.

A proposta é usar anéis ressonadores na plataforma de silício usada pelo tradicional processo de fabricação CMOS.

Além da simplicidade e da compatibilidade com a tecnologia da eletrônica atual, esse novo diodo óptico circular trabalha com fótons individuais, o que o torna útil também para o processamento quântico de informações.

Diodo optomecânico

O dispositivo é opto-mecânico, um guia de ondas, por onde a luz caminha, acoplado a um ressonador que vibra como a membrana de um tambor - é a interferência entre as ondas mecânicas e as ondas de luz que cria o diodo óptico.

A luz vinda de qualquer direção consegue viajar pelo guia de ondas - a borda do tambor - e, dependendo do seu comprimento de onda, será absorvida ou transmitida pelo centro ressonante.

O movimento vibracional da membrana é uma onda, e vai interferir com a luz dentro do ressonador.

Para forçar os fótons a viajar apenas em uma direção, os pesquisadores propõem injetar luz em um dos sentidos de rotação do anel externo.

Essa chamada luz de bombeamento otimiza o movimento da luz em um sentido e influencia a vibração da membrana. Assim, as vibrações ficam fortes o suficiente para modular a luz.

O resultado é que, em determinados comprimentos de onda, a luz que tenta circular no sentido oposto ao da luz de bombeamento não excitará as vibrações da membrana, sendo absorvida ou bloqueada pelo ressonador.

E está pronto o diodo óptico.

Simulador de muitos corpos

Há outras aplicações possíveis para o diodo óptico sobre silício.

"A interferência de ondas, neste caso vibrações acústicas interferindo com ondas de luz, é não-quântica. Mas os cientistas podem esfriar os microrressonadores até uma temperatura onde emergem os efeitos quânticos," afirmou Mohammad Hafezi, um dos autores da proposta.

Em princípio, um chip repleto desses ressonadores poderá ser usado para simular sistemas quânticos de muitos corpos - os simuladores quânticos estão entre as áreas mais "quentes" da pesquisa de fronteira da física, sendo cogitados inclusive para gerar realidades virtuais do tipo Matrix.

Bibliografia:

Optomechanically induced non-reciprocity in microring resonators
Mohammad Hafezi, Peter Rabl
Optics Express
Vol.: 20, Issue 7, pp. 7672-7684
DOI: 10.1364/OE.20.007672




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