Eletrônica

Chip nanofotônico: da TI aos buracos negros

Redação do Site Inovação Tecnológica -  20/04/2016

Canais e ranhuras na pastilha de silício permitem controlar a luz em um nível sem precedentes. [Imagem: RMIT University]

Momento angular da luz

Pesquisadores australianos criaram um chip fotônico capaz de manipular a luz em nanoescala, abrindo o caminho para o uso prático de tecnologias ópticas que vêm se mostrando imbatíveis em escala de laboratório.

O chip nanofotônico integra todos os componentes necessários para controlar o momento angular da luz em um nível sem precedentes.

Enquanto viaja aproximadamente em linha reta, um feixe de luz também gira em torno do seu próprio eixo - o momento angular da luz mede a intensidade dessa rotação dinâmica.

A medição precisa dessa propriedade permite usá-la para a geração, transmissão, processamento e registro de informações, o que tem sido explorado em experimentos incluindo de raios tratores à transmissão de dados usando a chamada "luz torcida".

Multiplexação

O interesse mais imediato nas técnicas de luz torcida está na potencial utilização do momento angular para expandir a capacidade disponível das fibras ópticas, através da utilização de canais de luz paralelos.

Mas executar a multiplexação do momento angular em uma escala que caiba dentro de um chip vinha se mostrando um desafio difícil de superar porque não há nenhum material na natureza capaz de detectar a torção da luz.

"Projetando uma série de elaboradas nano-aberturas e nano-ranhuras no chip fotônico, a nossa equipe conseguiu a manipulação da luz torcida dentro de um chip pela primeira vez. O projeto elimina a necessidade de quaisquer outras ópticas volumosas baseadas em interferência para detectar os sinais de momento angular," disse o professor Min Gu, da Universidade RMIT.

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Detalhes das estruturas básicas de manipulação da luz que formam o chip. [Imagem: RMIT University]

Física dos buracos negros

Mas a manipulação da luz de forma controlada tem aplicações mais exóticas do que as telecomunicações: por exemplo, para tentar entender a física dos buracos negros.

Para isso, segundo o professor Gu, é importante notar que o chip nanofotônico permite o controle total sobre a luz torcida, o que inclui tanto momento angular rotacional (spin) quanto omomento angular orbital da luz.

"Devido ao fato de que buracos negros rotativos [quasares] podem transmitir momento angular orbital associado com as ondas gravitacionais, uma medição inequívoca do momento angular orbital ao longo do céu poderia levar a uma compreensão mais profunda da evolução e da natureza dos buracos negros no universo," disse ele.

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Bibliografia:

On-chip Non-interference Angular-momentum Multiplexing of Broadband Light.
Haoran Ren, Xiangping Li, Qiming Zhang, Min Gu
Science
Vol.: Published online
DOI: 10.1126/science.aaf1112