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Microcombs podem nos ajudar a descobrir planetas fora do nosso sistema solar e rastrear novas doenças em nossos corpos. Mas os microcombs atuais são ineficientes e incapazes de atingir todo o seu potencial. Agora, pesquisadores da Universidade de Tecnologia Chalmers, na Suécia, foram pioneiros no mundo com sua solução para tornar microcombes dez vezes mais eficientes. Sua descoberta abre caminho para novas descobertas no espaço e na saúde e abre caminho para lasers de alto desempenho em uma série de outras tecnologias.
Os pentes de frequência a laser podem medir frequências com precisão revolucionária e são considerados o avanço tecnológico mais disruptivo na área desde o nascimento do laser. Simplificando, um microcomb é como uma régua feita de luz. O princípio é baseado no envio de fótons por um laser que circulam dentro de uma pequena cavidade, chamada de microrressonador, onde a luz é dividida em uma ampla faixa de frequências. Essas frequências são posicionadas com precisão umas em relação às outras, como as marcações em uma régua. Assim, pode ser criado um novo tipo de fonte de luz que consiste em centenas – ou mesmo milhares – de frequências, como lasers irradiando em uníssono.
Uma vez que praticamente todas as medições ópticas estão ligadas a frequências de luz, o microcomb tem uma infinidade de aplicações – desde a calibração de instrumentos que medem sinais a distâncias de anos-luz no espaço na procura de exoplanetas, até à identificação e acompanhamento da nossa saúde através do ar. nós expiramos.
Eficiência sem precedentes e inovadora
Até agora, um problema fundamental com os microcombs tem sido que a sua eficiência era demasiado fraca para produzir um impacto tecnológico mais amplo na sociedade. A eficiência de conversão entre o laser e o microcomb era muito fraca, o que significa que apenas uma fração da potência contida no feixe de laser era utilizável. Mas agora, uma equipe de pesquisa de Chalmers desenvolveu com sucesso um método para aumentar dez vezes o efeito dos feixes de laser do microcomb.
“Desenvolvemos um novo método que quebra o que anteriormente se pensava ser um limite fundamental para a eficiência da conversão óptica. Nosso método aumenta a potência do laser do microcomb soliton em dez vezes e aumenta sua eficiência de cerca de 1% para mais de 50%, ” diz Victor Torres Company, professor de fotônica na Chalmers.
O novo método utiliza dois microrressonadores, em vez de apenas um. Eles formam um conjunto único com propriedades maiores que a soma de suas partes. Um dos ressonadores permite que a luz proveniente do laser se acople ao outro ressonador; um pouco como a correspondência de impedância na eletrônica.
“Os novos microcombs têm potencial transformador porque disponibilizam a tecnologia laser de alto desempenho para muitos mais mercados. Por exemplo, os pentes de frequência poderiam ser usados em módulos lidar para condução autônoma, ou em satélites GPS e drones de detecção ambiental, ou em centros de dados para habilitar aplicativos de IA com uso intensivo de largura de banda”, diz Torres Company.
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