Super laser mede objetos a uma velocidade de 10 quintilhões de quadros por segundo

Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 04/06/2025

Foto do chip-laser e possibilidades de aplicação.
[Imagem: J. Adam Fenster/University of Rochester]

Laser ultrarrápido

Um laser minúsculo, menor do que uma moeda de um centavo, pode ser o elemento que faltava para um salto tecnológico de amplo alcance, atingindo desde os sistemas LiDAR usados nos veículos autônomos até a detecção de ondas gravitacionais, um dos experimentos mais delicados que existem para observar e entender nosso Universo.

Técnicas de medição baseadas em laser, conhecidas como metrologia óptica, são usadas em quase tudo, a começar pelo estudo das propriedades físicas da matéria. Contudo, a metrologia óptica atual exige equipamentos volumosos, caros e difíceis de ajustar, criando um gargalo para a implantação de sistemas portáteis, por exemplo.

Shixin Xue e colegas das universidades de Rochester e Califórnia de Santa Bárbara, ambas nos EUA, acreditam ter a solução para isso.

Xue construiu um emissor de laser contido em um chip que se mostrou capaz de realizar medições extremamente rápidas e precisas, alterando sua cor com muita precisão em um amplo espectro de luz a taxas extremamente rápidas – cerca de 10 quintilhões de vezes por segundo.

Ao contrário da fotônica de silício tradicional, o novo laser é feito com um material sintético muito promissor chamado niobato de lítio, um composto já usado em várias aplicações de ponta, incluindo chips eletroacústicos, processadores de luz e em tecnologias quânticas.

Os pesquisadores demonstraram como seu laser pode ser usado identificando as letras U e R feitas de blocos de LEGO.
[Imagem: J. Adam Fenster/University of Rochester]

Laser de Pockels

O chip laser tem seu funcionamento baseado em um fenômeno físico conhecido como efeito Pockels, que altera o índice de refração de um material na presença de um campo elétrico.

Uma célula de Pockels consiste em um cristal eletro-óptico dotado de eletrodos. Quando um campo elétrico é aplicado através desses eletrodos, o índice de refração do cristal muda, alterando a velocidade da luz que passa por ele em diferentes direções de polarização. E o niobato de lítio permitiu fazer isto com uma frequência inédita.

“Há diversas aplicações que buscamos e que já podem se beneficiar do nosso projeto,” disse Xue. “A primeira é o LiDAR, que já é usado em veículos autônomos, mas uma forma mais avançada, conhecida como LiDAR de onda contínua modulada em frequência, requer uma ampla faixa de sintonia e um ajuste rápido da frequência do laser, e é isso que o nosso laser consegue fazer.”

Os pesquisadores demonstraram como seu laser poderá ser usado para acionar um sistema LiDAR usando um disco giratório e identificando as letras U e R feitas de blocos de LEGO. Eles garantem que essa demonstração pode ser ampliada para detectar veículos e obstáculos nas velocidades e distâncias encontradas em uma rodovia.

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