Nanolaser (2005)

   Em 2005, duas pesquisadoras criaram um novo tipo de laser para telecomunicações mais rápido e mais eficiente.

Mas o que era rápido e eficiente para os padrões de seis anos atrás não vale mais para hoje, os lasers são essenciais na transmissão dos dados digitais que estão na base do funcionamento de toda a internet.

Laser de cristal fotônico

As pesquisadoras trabalham com um tipo de laser chamado laser de cristal fotônico, um laser particularmente promissor não apenas pela sua alta velocidade e dimensões minúsculas, mas principalmente porque ele opera em limites de emissão que não consomem muita energia.

“Nós fabricamos um transmissor óptico de dados em nanoescala, um laser que usa 1.000 vezes menos energia e é 10 vezes mais rápido do que as melhores tecnologias comercialmente disponíveis hoje,” diz uma das pesquisadoras.

Laser com bombeamento elétrico

Já existem lasers com baixos limites de emissão, mas eles exigem um segundo laser para injetar a energia que precisam um fenômeno conhecido como bombeamento. Agora pela primeira vez criaram um laser com bombeamento elétrico que é fácil de fabricar e de fato consome muito pouca energia.

O Nanolaser é formado por um sanduíche de camadas de dois materiais semicondutores, arseneto de gálio e arseneto de índio, cada uma delas constituída por um “canhão” que lança um spray preciso de moléculas.

O sanduíche mede meros 220 nm de espessura, seria preciso empilhar 1.000 deles para atingir a espessura de uma folha de papel.

 Depois de pronta, se a pastilha for seccionada, pode-se ver que o arseneto de índio forma pequenos “montes”, uma estrutura conhecida como pontos quânticos.

Depois de doparem duas regiões específicas com íons de silício e de berílio, para criar o emissor e o receptor do laser, os pesquisadores perfuram a pastilha, criando uma malha cuidadosamente espaçada de furos.

Se os furos forem muito grandes ou pequenos demais, ou se não ficarem no espaçamento correto, o laser não funciona. Isso porque os furos funcionam como uma sala de espelhos, onde a luz ricochetaria de volta para o centro do laser.

Luz no horizonte

Nesta sala de espelhos do Nanolaser, os fótons são concentrados e amplificados até formarem o feixe de laser, que pode ser modulado até 100 bilhões de vezes por segundo.

É essa combinação de “emissão” e “não-emissão” que forma os dados binários, luz ligada representa um 1 e luz desligada representa um 0.

Mas nem tudo está pronto: o Nanolaser opera apenas a 150 Kelvins, frio demais para uso prático.