Apresentando o anti-laser e absorvendo raios de luz

Disposito que absorve luz em vez de emiti-la pode levar ao desenvolvimento de novos componentes de computadores

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Ilustração mostra modo de funcionamento do anti-laser: propriedades podem ser ligadas e desligadas conforme a necessidade
Numa elegante fusão da física teórica com a experimental, cientistas da Universidade de Yale conseguiram desvirtuar a função fundamental de um laser – produzindo um dispositivo que, em vez de emitir, absorve um raio de luz.

O dispositivo, que os cientistas chamam de “absorvente coeso perfeito” ou, mais popularmente, um anti-laser, pode levar ao desenvolvimento de novos tipos de comutadores, filtros e outros componentes que seriam úteis em computadores híbridos óticos-eletrônicos, entre outras aplicações.

A. Douglas Stone, físico em Yale, desenvolveu o conceito do laser contrário num artigo do periódico Physical Review Letters, na última primavera. O dispositivo em si, descrito num artigo da semana passada na revista “Science”, foi criado no laboratório de uma física especializada em lasers, Hui Cao.

Num laser, a energia é bombeada a um meio – que pode ser sólido, líquido ou gasoso – entre dois espelhos, estimulando a emissão de fótons que são coesos, ou de mesma frequência e fase. Os fótons refletem de um lado para o outro entre os espelhos, resultando na amplificação da luz.

“Você insere energia ali, e parte dessa energia é convertida naquele maravilhoso raio coeso de luz”, disse Stone.

Em seu trabalho teórico, Stone usou o fato de que as equações descrevendo o funcionamento do laser possuem certas propriedades simétricas.

“Se você pode criar um laser de certo tipo, as equações afirmam que também é possível criar um dispositivo reverso”, explicou ele.

O anti-laser também usa espelhos, mas os outros componentes são o oposto de um laser. O meio que proporciona a amplificação é substituído por um que gera absorção, e o raio de luz de saída é substituído por um de entrada (essa luz precisa ser coesa, então é preciso um laser para fazer um anti-laser).

O raio de entrada é dividido em dois e atinge o meio em dois lados. Os fótons quicam entre os espelhos e interferem uns com os outros, eventualmente se anulando numa confusão de elétrons e calor.

O dispositivo experimental absorveu aproximadamente 99,4 por cento da luz.

Em teoria, um anti-laser deveria ser capaz de absorver 100 por cento.

“Trata-se de uma armadilha unidirecional para a luz”, disse Stone.

Segundo Cao, o dispositivo que eles construíram é relativamente simples, usando silício como o meio absorvente e um par de espelhos “ruins”.

“Mas devemos conseguir a absorção coesa perfeita em sistemas mais complicados”, disse ela.

Poderá ser possível criar uma “antiversão” de um suposto laser aleatório, onde o meio seria altamente desordenado e não haveria espelhos.

O dispositivo experimental funciona próximo do infravermelho, além do espectro visível. Mas Stone diz que, em princípio, os anti-lasers não seriam limitados em termos de frequência.

“Poderíamos trazê-lo ao infravermelho visível, ou mais distante”, disse ele.

“É definitivamente possível obter isso através do alcance total”.

Stefano Longhi, físico do Instituto Politécnico de Milão, na Itália, que não se envolveu no trabalho, disse que o anti-laser é uma “conquista importante, animadora e surpreendente para a comunidade científica”.

Ele afirmou que uma importante característica do dispositivo é que a absorção pode ser ligada ou desligada. Isso pode tornar os anti-lasers extremamente úteis como dispositivos comutadores óticos.

Um dispositivo que absorve perfeitamente a luz pode ser considerado ideal para aplicações em energia solar, mas Longhi diz não ser este o caso. A luz solar não é coesa, e um anti-laser não funciona com luz difusa.

Um físico descreveria o dispositivo como um laser de “tempo reverso”, já que as propriedades simétricas são relacionadas ao conceito de voltar no tempo.

Stone achou que o termo “anti-laser” seria uma descrição melhor para os não-cientistas, para que ninguém achasse que o dispositivo tinha alguma relação com a viagem no tempo.

Mas ele aponta que mesmo “anti-laser” é problemático.

“Não quero que as pessoas pensem que isto é um tipo de escudo contra lasers”, explicou ele. “Se R2-D2 recebesse nossos anti-lasers, ele viraria uma poça de metal fundido”.

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