sexta-feira, 4 de março de 2011

Cientistas constroem um anti-laser


Via Portal Inovação Tecnológica
Notícia indicada pelo Professor Marcello Talarico da UTFPR
Mais de 50 anos depois da invenção do laser, mas apenas seis meses depois de ter sido previsto em teoria, cientistas construíram um anti-laser. Um anti-laser é uma espécie de "raio das trevas", já que ele consome a luz que o atinge, produzindo escuridão e calor.


Sua proposta foi publicada em Agosto de 2010:

No anti-laser, as ondas de luz do laser que entra são aprisionadas em uma cavidade onde 
ficam refletindo de um lado para o outro até serem totalmente absorvidas. Sua energia 
é dissipada na forma de calor. [Imagem: Yidong Chong/Yale University]
Amplificando a luz
Um laser é um chamado "meio de ganho", porque ele amplifica a luz, criando um feixe de fótons idênticos - uma onda de luz coerente, na qual todos os fótons têm a mesma frequência e amplitude e todos estão em fase.
A luz original é injetada em uma cavidade contendo um gás, situada entre dois espelhos. Os fótons alteram o estado quântico dos elétrons do gás, liberando outros fótons idênticos.
Com todos esses fótons refletindo-se de um lado para o outro entre os dois espelhos, e chocando-se com mais elétrons, cada vez mais fótons são liberados, todos idênticos, até criar um feixe brilhante de luz que escapa da armadilha.
É assim que as coisas funcionam quando a seta do tempo aponta para o futuro, como usual.
Laser de tempo reverso
O que Hui Cao e seus colegas da Universidade de Yale fizeram agora foi colocar o relógio para funcionar ao reverso, pegando a luz de um laser e... fazendo-a sumir - na verdade, convertendo-a em calor.
Como inverter todo o processo seria complicado demais, os pesquisadores tiveram a ideia de disparar dois feixes de laser, um na direção do outro, de forma que os dois se cancelassem perfeitamente.
Os dois feixes de laser foram dirigidos para uma "cavidade" que é na verdade uma pastilha de silício, que funciona como "meio de perda".
O silício alinha as ondas de luz de tal forma que elas ficam presas, refletindo-se entre suas paredes indefinidamente, até serem absorvidas e se transformarem em calor.
Cientistas constroem um anti-laser
Os dois feixes opostos de de laser entram no anti-laser, um laser de tempo reverso, ou Absorvedor Coerente Perfeito, como os cientistas o chamam. [Imagem: Science/AAAS]
Os cientistas chamam o anti-laser de laser de tempo reverso ou Absorvedor Coerente Perfeito - CPA, na sigla em inglês (Coherent Perfect Absorber).
Não exatamente perfeito. O laser reverso de silício absorveu 99,4% da luz infravermelha do laser original, emitida em um comprimento de onda de 998,5 nanômetros, transformando-a em calor. Mas a teoria diz é possível chegar em 99,999% de absorção.
O protótipo do anti-laser também ainda não tem o tamanho ideal. Ele mede 1 centímetro de lado, embora os cálculos indiquem que o ideal seria uma pastilha de 6 micrômetros.
A equipe também espera conseguir ajustar o dispositivo para que ele seja capaz de absorver lasers que emitem luz na faixa visível do espectro, assim como nas faixas específicas do infravermelho utilizadas em comunicações por fibra óptica.
Aplicações do anti-laser
E para o que serve um anti-laser?
Segundo os cientistas, ele poderá ser usado, no futuro, em chaves ópticas, sensores e até em uma próxima geração de computadores, os chamados computadores ópticos.
Como os dados nos processadores ópticos serão transferidos por luz, poderá ser necessário pegar o dado óptico e enviá-lo para um processamento externo, fora do chip. O anti-laser poderá fazer isto.
Outra possibilidade é na radiologia, onde o princípio do laser reverso poderá ser usado para dirigir a radiação eletromagnética com precisão para um ponto específico no interior dos tecidos humanos, apesar da opacidade desses tecidos.
Bibliografia:

Time-Reversed Lasing and Interferometric Control of Absorption
Wenjie Wan, Yidong Chong, Li Ge, Heeso Noh, A. Douglas Stone, Hui Cao
Science
18 February 2011
Vol.: 331 - pp 889-892
DOI: 10.1126/science.1200735





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