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– Em um avanço promissor para o futuro das comunicações, os pesquisadores da EPFL desenvolveram uma tecnologia que pode amplificar a luz nas mais recentes fibras ópticas de núcleo oco.
Cortesia EPFL por Valérie Geneux: “A ideia estava na minha cabeça há cerca de 15 anos, mas eu nunca tive tempo ou recursos para fazer nada a respeito.” Mas agora Luc Thévenaz, chefe do Grupo de Fibras Óticas na Escola de Engenharia da EPFL, finalmente fez acontecer: seu laboratório desenvolveu uma tecnologia para amplificar a luz usando ar, dentro das mais recentes fibras ópticas de núcleo oco.
Quadrando o círculo
As fibras ópticas de hoje geralmente têm um núcleo de vidro sólido, então não há ar dentro. A luz pode viajar ao longo das fibras, mas perde metade de sua intensidade após 15 quilômetros. Ele continua enfraquecendo até que dificilmente pode ser detectado a 300 quilômetros. Portanto, para manter a luz em movimento, ela deve ser amplificada em intervalos regulares.
A abordagem de Thévenaz é baseada em novas fibras ópticas de núcleo oco que são preenchidas com ar ou gás. “O ar significa que há menos atenuação, então a luz pode viajar por uma distância maior. Essa é uma vantagem real ”, diz o professor. Mas em uma substância tênue como o ar, a luz é mais difícil de amplificar. “Esse é o ponto crucial do problema: a luz viaja mais rápido quando há menos resistência, mas ao mesmo tempo é mais difícil de agir. Felizmente, nossa descoberta quadrou esse círculo. ”
Do infravermelho ao ultravioleta
Então, o que os pesquisadores fizeram? “Acabamos de adicionar pressão ao ar na fibra para nos dar alguma resistência controlada”, explica Fan Yang, estudante de pós-doutorado. “Funciona de forma semelhante às pinças ópticas – as moléculas de ar são comprimidas e formam clusters regularmente espaçados. Isso cria uma onda sonora que aumenta em amplitude e difrata efetivamente a luz de uma fonte poderosa em direção ao feixe enfraquecido, de modo que é amplificado em até 100.000 vezes. ” Sua técnica, portanto, torna a luz consideravelmente mais poderosa. “Nossa tecnologia pode ser aplicada a qualquer tipo de luz, do infravermelho ao ultravioleta, e a qualquer gás”, explica. Suas descobertas acabaram de ser publicadas na Nature Photonics.
Um termômetro extremamente preciso
No futuro, a tecnologia pode servir a outros propósitos além da amplificação de luz. Fibras ópticas de núcleo oco ou de gás comprimido podem, por exemplo, ser usadas para fazer termômetros extremamente precisos. “Seremos capazes de medir a distribuição de temperatura em qualquer ponto ao longo da fibra. Portanto, se um incêndio começar ao longo de um túnel, saberemos exatamente onde ele começou com base no aumento da temperatura em um determinado ponto ”, diz Flavien Gyger, aluno de doutorado. A tecnologia também pode ser usada para criar uma memória óptica temporária, interrompendo a luz na fibra por um microssegundo – dez vezes mais do que é possível atualmente.
Financiamento: Fundação Nacional Suíça sob o acordo de subvenção números 178895 e 159897.
Referências: Fan Yang, Flavien Gyger e Luc Thévenaz, “Intense Brillouin amplification in gas using hollow-core waveguides”, Nature Photonics, publicação online antecipada, 2020. Doi: 10.1038 / s41566-020-0676-z
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