Minúsculos dispositivos fotônicos podem ser usados ​​para encontrar novos exoplanetas, monitorar a saúde, e tornar a Internet mais eficiente em termos de energia. Pesquisadores da Chalmers University of Technology, Suécia, agora apresentam uma microcombina revolucionária que pode trazer aplicativos avançados mais perto da realidade.

Uma microcomba é um dispositivo fotônico capaz de gerar uma miríade de frequências ópticas - cores - em uma minúscula cavidade conhecida como microrressonador. Essas cores são distribuídas uniformemente para que a microcombina se comporte como uma 'régua feita de luz. “O dispositivo pode ser usado para medir ou gerar frequências com extrema precisão.

Em um artigo recente na revista Nature Photonics , oito pesquisadores Chalmers descrevem um novo tipo de microcombina em um chip, baseado em dois microrressonadores. A nova microcombina é coerente, dispositivo sintonizável e reproduzível com até 10 vezes mais eficiência de conversão líquida do que o estado da arte atual.

"A razão pela qual os resultados são importantes é que eles representam uma combinação única de características, em termos de eficiência, operação de baixa energia, e controle sem precedentes no campo, "diz Óskar Bjarki Helgason, um Ph.D. estudante do Departamento de Microtecnologia e Nanociência da Chalmers, e primeiro autor do novo artigo.

Os pesquisadores Chalmers não são os primeiros a demonstrar uma microcombina em um chip, mas eles desenvolveram um método que supera várias limitações bem conhecidas no campo. O fator chave é o uso de duas cavidades ópticas - microrressonadores - em vez de uma. Este arranjo resulta em características físicas únicas.

Colocado em um chip, a microcombina recém-desenvolvida é tão pequena que caberia na ponta de um fio de cabelo humano. As lacunas entre os dentes do pente são muito largas, o que abre grandes oportunidades para pesquisadores e engenheiros.

Uma ampla gama de aplicações potenciais

Uma vez que quase todas as medições podem ser vinculadas à frequência, os microcombs oferecem uma ampla gama de aplicações potenciais. Eles poderiam, por exemplo, diminuir radicalmente o consumo de energia em sistemas de comunicação óptica, com dezenas de lasers sendo substituídos por uma única microcombina em escala de chip em interconexões de data center. Eles também podem ser usados ​​em lidar para veículos de direção autônomos, para medir distâncias.

Outra aplicação interessante para microcombas é a calibração de espectrógrafos usados ​​em observatórios astronômicos dedicados à descoberta de exoplanetas semelhantes à Terra. Relógios ópticos extremamente precisos e aplicativos de monitoramento de saúde para telefones celulares são outras possibilidades. Ao analisar a composição do ar exalado, os médicos podem diagnosticar doenças em estágios iniciais.

"Para que a tecnologia seja prática e encontre seu uso fora do laboratório, precisamos co-integrar elementos adicionais com os microrressonadores, como lasers, moduladores e eletrônica de controle. Este é um grande desafio que requer talvez cinco a 10 anos e um investimento em pesquisa de engenharia. Mas estou convencido de que isso vai acontecer, "diz Victor Torres Company, que lidera o projeto de pesquisa na Chalmers. Ele continua:

“Os avanços e aplicações mais interessantes são aqueles que ainda não concebemos. Isso provavelmente será possibilitado pela possibilidade de ter vários microcombs no mesmo chip. O que poderíamos conseguir com dezenas de microcombs que não podemos fazer com um ? "