Luz domada

Diodos ópticos fazem luz andar em um único sentido

Redação do Site Inovação Tecnológica -  11/04/2018

Esquema do diodo de luz. No detalhe, um microrressonador em anel construído por K. Srinivasan (NIST). [Imagem: Leonardo Del Bino et al. - 10.1364/OPTICA.5.000279]

Diodo de luz

Diodos são componentes básicos de todos os circuitos eletrônicos. Sua característica básica é fazer com que a corrente elétrica flua em um único sentido, bloqueando a corrente no sentido inverso.

Pesquisadores do Laboratório Nacional de Física do Reino Unido (NPL) criaram um novo diodo óptico, um diodo que faz com a luz o que o seu equivalente eletrônico faz com a corrente elétrica.

Embora várias demonstrações desse comportamento da luz já tenham sido feitas, Leonardo Del Bino e seus colegas apostam que a miniaturização e a potência que eles alcançaram permitirão o uso do diodo de luz em circuitos fotônicos miniaturizados.

Essa integração em pequena escala, rumo aos processadores de luz, tem sido um grande desafio na fotônica porque os diodos ópticos existentes exigem ímãs volumosos, incompatíveis com a miniaturização dos circuitos.

Em vez de ímãs, Bino usou a luz armazenada em minúsculos anéis de vidro, conhecidos como microrressonadores em anel. O componente é essencialmente um anel de vidro esculpido em uma pastilha de silício, da largura de um fio de cabelo humano, que aproveita a potência óptica circulante para gerar o efeito do diodo, ou seja, colocar a luz em uma via de mão única.

Luz de um estádio

"Para criar os diodos ópticos, nós usamos microanéis que podem armazenar quantidades extremamente grandes de luz. Isso significa que, mesmo que estivermos enviando pequenas quantidades de luz para esses anéis de vidro, a potência de circulação é comparável à luz gerada por todos os refletores em um estádio de futebol inteiro - mas confinada em um dispositivo menor do que um fio de cabelo humano. As intensidades de luz permitem a formação de um diodo através de uma interação luz-luz chamada efeito Kerr," explicou o professor Jonathan Silver.

"Uma propriedade notável deste novo diodo é que o desempenho melhora se o campo de luz de propagação para a frente for aumentado. Isso é muito importante, por exemplo, ao usar o diodo para proteger os diodos de laser integrados em chips contra retrorreflexões," disse Bino.

A equipe também pretende estudar o uso dos seus diodos circulares como memórias ópticas e para a criação de novos tipos de sensores.

Várias abordagens têm sido usadas para a construção de diodos ópticos, com participação importante de físicos brasileiros. No campo da computação quântica, já existem inclusive diodos para fótons individuais.

Bibliografia:

Microresonator isolators and circulators based on the intrinsic nonreciprocity of the Kerr effect
Leonardo Del Bino, Jonathan M. Silver, Michael T. M. Woodley, Sarah L. Stebbings, Xin Zhao, Pascal Del’Haye Optica Vol.: 5, Issue 3, pp. 279-282 DOI: 10.1364/OPTICA.5.000279

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