Infravermelho médio: Promessas começam a virar realidade

Redação do Site Inovação Tecnológica -  07/12/2016

A equipe precisou sintetizar e polir manualmente a cavidade óptica a fim de obter a precisão necessária para produzir o infravermelho médio. [Imagem: T.J. Kippenberg/EPFL]

Vida, comunicações e espaço

Pesquisadores suíços e russos construíram o primeiro dispositivo prático para capturar e produzir luz em uma faixa do espectro luminoso que pode trazer novas revelações sobre a vida, mas que ninguém havia sido capaz de domar até agora.

Caroline Lecaplain e seus colegas da Escola Politécnica Federal de Lausanne construíram uma cavidade óptica capaz de manipular as ondas do infravermelho médio, também conhecido como "região das assinaturas moleculares" - ondas de luz com comprimentos entre 2,5 e 20 micrômetros.

Essa faixa do espectro eletromagnético é uma mina de ouro para a espectroscopia, os sensores químicos e biológicos, para a ciência dos materiais e para a indústria, uma vez que é o intervalo onde grande parte das moléculas orgânicas podem ser detectadas.

Aí estão incluídas também duas faixas precisas que deverão permitir a transmissão de sinais através da atmosfera sem qualquer distorção ou perda, abrindo novos caminhos para as comunicações via satélite e para coletar informações do espaço.

Cavidades ópticas

A melhor maneira que os físicos idealizaram até agora para aproveitar o potencial da janela espectral do infravermelho médio é usar cavidades ópticas, microdispositivos que confinam a luz por longos períodos de tempo. No entanto, a transformação da teoria em prática tem sido dificultada porque ninguém havia conseguido vencer os desafios tecnológicos para fazer cavidades ópticas capazes de operar nesse comprimento de onda.

Foi o que Lecaplain conseguiu fazer utilizando materiais cristalinos baseados em elementos de terras raras. Além de polir manualmente os cristais, ela precisou desenvolver fibras de materiais conhecidos como calcogenetos para acoplar a luz contínua de um laser de cascateamento quântico com o seu dispositivo capaz de "filtrar" o infravermelho médio.

O dispositivo alcançou o mais alto valor já registrado até hoje entre ressonadores operando nessa faixa do espectro. Talvez ainda não seja o componente definitivo para construir um aparelho que vá tornar realidade as muitas promessas da exploração do infravermelho médio, mas certamente é um grande passo nesse sentido.

O objetivo final da equipe é produzir um laser com frequência estável na faixa do infravermelho médio, que possa ser usado então como instrumento nas várias áreas de aplicação.

Bibliografia:

Mid-infrared ultra-high-Q resonators based on fluoride crystalline materials
Caroline Lecaplain, Clément Javerzac-Galy, M. L. Gorodetsky, Tobias J. Kippenberg
Nature Communications
Vol.: 7, Article number: 13383
DOI: 10.1038/NCOMMS13383