Professor do Técnico co-desenvolve tecnologia inovadora de laser soliton

Publicado em 25 de Janeiro de 2024 às 11:25

Imagine um feixe de luz que mantém sua forma enquanto viaja, como uma onda solitária na água. Cientistas de um grupo internacional, envolvendo a TU Wien, Harvard, Técnico Lisboa e institutos de pesquisa italianos, miniaturizaram lasers soliton em anéis minúsculos em escala de chip, com potencial para transformar áreas desde a detecção ambiental até a espectroscopia.

A pesquisa foi publicada na Nature, o principal jornal científico multidisciplinar do mundo. Esta inovação remete a 1834, quando John Russell observou uma "onda de translação" em um canal, uma onda solitária de água que percorreu milhas inalterada. O equivalente moderno é uma onda soliton de luz circulando em uma cavidade a laser. Os lasers soliton, conhecidos por gerar pulsos ultracurtos de luz, existiam em sistemas de mesa como fibras, mas geralmente são volumosos. A descoberta da equipe de pesquisa miniaturizou os lasers soliton em anéis microscópicos, com aplicações completamente novas em uma forma compacta. Os impulsos de luz que aparecem nesses lasers são semelhantes a um 'mergulho' no fluxo de luz—um impulso escuro. Essa estrutura de luz única foi teorizada pelos físicos japoneses Nozaki e Bekki no contexto da famosa equação de Ginzburg Landau. No entanto, tais fenômenos têm sido evasivos, observados principalmente em fluidos e sistemas químicos, até agora. "Quando começamos a explorar esses lasers de anel semicondutor em 2020, observamos uma física interessante, como uma forma de turbulência óptica, mas a ideia de criar impulsos solitários nessas cavidades parecia improvável. Esse avanço não só miniaturiza os solitons, mas também possibilita sua extração eficiente da cavidade, graças a uma porta ativa que projetamos, acoplada ao anel", disse Marco Piccardo, professor do Técnico e co-supervisor do estudo.

A arquitetura do acoplador é detalhada em um artigo complementar agora em Nature Communications. N. Opacak et al., “Nozaki-Bekki solitons in semiconductor lasers”, Nature (2024)