50 anos da invenção do LASER --- Fibras Óticas

O físicos alemães Albert Einstein, Max Planck e Rudolf W. Ladenburg, o físico russo Valentin A. Fabrikant, o físico Americano Willis E. Lamb e o físico francês Alfred Kastler estabeleceram as bases para o desenvolvimento dos MASERs (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) e dos LASERs (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation).

Os princípios e fundamentos teóricos do Maser foram descritos pelos físicos russos Nikolay Basov and Alexander Prokhorov em 1952.

Em 1953, trabalhando de forma independente na Universidade de Columbia, o físico americano Charles H. Townes e os estudantes de graduação James P. Gordon e Herbert J. Zeiger construíram o primeiro Maser.

Em 1958, os físicos americanos Charles H. Townes e Arthur L. Schawlow do Bell Labs publicaram um artigo no jornal da American Physical Society com os princípios e fundamentos teóricos do Laser.

No dia 16 de maio de 1960, no Hughes Research Laboratories, o físico americano Theodore Harold Maiman construiu o primeiro Laser da historia, de estado sólido (ruby) e da cor vermelha (comprimento de onda de 694 nm).

A luz do Laser difere da luz do Sol (que emite luz de diferentes comprimentos de onda, do ultra-violeta ao infra-vermelho), pois tem apenas uma cor (comprimento de onda especifico).

A luz do Laser é concentrada e se move em uma única direção, ao contrario da luz de uma lâmpada que se espalha.

Na luz do Laser, as ondas eletromagnéticas estão em fase, ao contrario da luz de uma lâmpada.

A luz do Laser é coerente, isto é, tem a mesma freqüência (comprimento de onda), fase e direção.



[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]Primeiro Laser da historia - ruby - cor vermelha (comprimento de onda de 694 nm)


Existem vários tipos de Lasers:

• químicos (fluoreto de hidrogênio, etc)
• gás (helio, helio-neônio e CO2)
• estado sólido (ruby, etc)
• excimer (cloro e flúor, misturados com gases nobres: argônio, criptônio ou xenônio)
• corantes orgânicos complexos
• semicondutores (diodo)


Os Lasers tem diversas aplicações:

• Industria de eletrônicos (Lasers semicondutores - diodo): leitores de códigos de barra, leitores/gravadores e aparelhos de CD, DVD e Blu-Ray
• Navegação e sistemas de orientação: Giroscópios a Laser
• Telecomunicações: fibras óticas
• Industria metalúrgica (Laser CO2 vermelho): cortes com altíssima precisão de chapas de aço
• Medicina: cirurgia de correção de miopia, etc
• Espectroscopia
• Medição de distancias
• Militar: bombas guiadas a Laser, etc


Lasers tem comprimentos de onda (cores) que vão do ultra-violeta ao infra-vermelho.

A potência varia de alguns mW (aparelhos de CD, DVD e Blu-Ray) até alguns kW (cortadores de chapas de aço).

O Boeing YAL-1 Airborne Laser tem um Laser de 1 Mega Watt.



O símbolo universal do Laser serve de alerta (assim como o símbolo universal de radioatividade, risco biologico e alta tensão) e está presente em aparelhos de CD, DVD, Blu-Ray, etc.

Lasers de aparelhos de CD/DVD podem cegar e Lasers usados pela industria metalúrgica são muito perigosos, pois cortam chapas de aço de 2 cm de espessura.


[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]


Laser de semicondutor (diodo) usado em leitores de CD e DVD


O CD usa um laser da cor infra-vermelha (780 nm)
O DVD usa um laser da cor vermelha (650 nm)
O Blu-Ray usa um laser da cor azul-violeta (405 nm)


Quanto menor o comprimento de onda do Laser, mais informações podem ser armazenadas no disco (por causa da difração), por isso um DVD tem mais capacidade que um CD.

A potencia de leitura do Laser de um aparelho de CD é de 5 mW e de gravação é de 100 mW.
A potencia de leitura do Laser de um aparelho de DVD é de 10 mW e de gravação é de 250 mW.


[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]



Cortador CNC a Laser - chapas de aço com alguns cm de espessura são cortadas com alta precisão com um Laser de CO2 de alguns kW de potencia guiado por computador


[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]



A missão Apollo 14 deixou um espelho na Lua e disparando-se pulsos de Laser, mediu-se a distancia da Terra a Lua (comprovando experimentalmente o valor teórico)

Também comprovou-se experimentalmente que a Lua se afasta da Terra 38 mm por ano

Ainda hoje é possível medir a distancia da Terra a Lua através desse espelho


[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]


Tipos de Lasers X Comprimento de Onda



[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]

Lasers da Kirtland Air Force Base em Albuquerque, Novo Mexico



[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]



Em fevereiro de 2010, o Airborne Laser destruiu um míssil balístico em um teste com o seu poderoso laser químico iodo-oxigênio de 1 Mega Watt.



[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]Original description from the American Air Force Research Laboratory: "An optical engineer evaluates the interaction of multiple lasers that will be used aboard the Airborne Laser, a megawatt-class laser weapons system being developed to defend against ballistic missile attacks. The Directed Energy Directorate conducts research into beam-control technologies."

Os cabos de fibra ótica são a espinha dorsal da Internet e da telefonia

Mais de 95% do trafego mundial de dados passa por fibras óticas e menos de 5% por satélites

Em meados 1840 em Paris, Daniel Colladon and Jacques Babinet demonstraram o fenômeno da reflexão total da luz, principio básico de uma fibra ótica.

Em 1952, no Imperial College of Science and Technology de Londres, o fisico indiano Narinder Singh Kapany inventou a fibra ótica, baseado em estudos do físico inglês John Tyndall.

As primeiras fibras óticas foram usadas para endoscopia digestiva e não serviam para telecomunicações.

Para tornar a fibra ótica viável para telecomunicações, ela teria que ser fabricada de um vidro muito mais puro do que os usados em janelas e óculos, pois quanto mais impurezas, mais fraco o Laser a medida que for se propagando.

Para se ter uma idéia, se a água dos oceanos tivesse a mesmo grau de pureza do vidro de uma moderna fibra ótica, seria possível ver da superfície com clareza os restos do Titanic.

Em 1965, os engenheiros Charles K. Kao e George A. Hockham da empresa britânica Standard Telephones e Cabos (STC) demonstraram que impurezas no vidro causavam a perda (atenuação) de 1000 dB/km na fibra ótica, contra 10 a 50 dB/km de um cabo coaxial, tornando-a inviável para comunicações. Também demonstraram que essas impurezas poderiam ser removidas.

Em 1970, os pesquisadores Robert D. Maurer, Donald Keck, Peter C. Schultz, and Frank Zimar do fabricante de vidros americano Corning Glass Works conseguiram produzir fibras óticas com a pureza necessária (menos 20 dB/km) para seres usada em comunicações. Alguns anos depois Corning Glass Works estava fabricando fibras óticas com menos 4 dB/km.

Em 1988, entrou em operação o primeiro cabo transoceânico (Atlântico) de fibra ótica, construído pela AT&T , France Telecom e British Telecom com capacidade para 40 mil ligações telefônicas simultâneas.

Fibras óticas são usadas para “inspecionar” o corpo humano (endoscopia), e também na inspeção de maquinas, como motores a jato.

Varias fibras óticas podem operar próximas em um cabo sem haver interferência entre elas e alem disso elas não sofrem interferência eletromagnética.

Fibras óticas são mais finas do que um fio de cobre, consomem menos energia e possuem maior capacidade de transmissão de informação.

Os Lasers são usados nas fibras óticas para comunicação de grande distancia, devido a sua grande potência.


• fibras óticas monomodo (diâmetro do núcleo de 9 μm) usam Lasers semicondutores (diodo) [1300 a 1550 nm e 0,5 dB/km] e são usadas para longas distancias (maior largura de banda)

• fibras óticas multímodo (diâmetro do núcleo de 65 μm) usam LEDs [850 a 1300 nm e 1.5 a 3.75 dB/km] e são usadas para curtas distancias (menor largura de banda)



Existem vários processos de fabricação das fibras óticas, que são bastante complexos

[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]

Experimento com Laser e cilindro de acrílico demonstra o principio da reflexão total da Luz (Lei de Snell)

A parte interna (núcleo) das fibras óticas tem um índice de refração maior que a parte externa (casca) e ao incindir em um ângulo pequeno, a luz sofre reflexão total.

[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]



Cabo de fibra ótica terrestre


[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]


A fibra ótica é feita de um vidro muito puro, com baixa atenuação do sinal, mas a cada 100 km o Laser acaba ficando “fraco” e é necessário a instalação de repetidores, que são amplificadores óticos (amplificadores de fibra dopada com érbio - EDFA).

Os amplificadores óticos foram inventados na universidade de Stanford, na Califórnia e depois aperfeiçoados pelo Bell Labs.


[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]



Alguns navios são especializados em lançar cabos de fibra-ótica submarinos



[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]

Mapa com a rede mundial de cabos de fibra-ótica submarinos


[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar este link]

[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]

Consórcio apoiado pelo Google inicia instalação de fibra óptica submarina dos Estados Unidos ao Japão (10 mil km) de 4,8 Tbps ao custo de US$ 300 milhões



[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]


24 de junho de 2008


Tóquio - Cabo submarino Unity terá capacidade de 4,8 Tbps e inaugura participação do gigante de buscas, junto a operadoras, no setor infra-estrutura.

As empresas NEC e Tyco começaram a planejar juntas nesta terça-feira (24/06) o cabo submarino Unity, link de fibra óptica entre os Estados Unidos e o Japão apoiado pelo Google e por cinco operadoras de telefonia.

O cabo de 300 milhões de dólares terá inicialmente cinco pares de fibras - cabos duplos de fibra óptica, onde um é usado para serviços e outro para backup - mas será expandido para oito pares. Cada par é capaz de carregar 960 Gbps de dados dando ao sistema capacidade total de 4,8 Tbps.

Para comparar a capacidade e o impacto do Unity no setor de cabos submarinos, a TeleGeography afirmou que no final de 2007 a capacidade em uso dos cabos parou em 3,3 Tbps totais. Diversos cabos estão sendo atualizados para atender a demanda crescente e dois novos cabos, Trans-Pacific Express e Asia America Gateway, deverão estar online até o final do ano, totalizando capacidade de 7,2 Tbps.

O cabo está programado para começar a ser usado no primeiro trimestre de 2010, quando o Unity deverá representar, sozinho, cerca de 20% da capacidade disponível em transmissões pelo Oceano Pacífico.

Além do Google, os outros parceiros da implementação são as operadoras Bharti Airtel, da Índia; Global Transit, da Malásia; KDDI, do Japão e Pacnet e SingTel, de Cingapura.

A participação do Google no consórcio ganhou destaque quando foi anunciada em fevereiro, já que, normalmente, apenas operadoras estão envolvidas em projetos do tipo.

Para ler e criar os minúsculos “buracos” no disco de CD, DVD, é necessário uma lente convergente para focalizar o laser.

Um complexo aparelho depende de uma simples lente de aumento para funcionar!


[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]

O processo de fabricação de microprocessadores (litografia ótica) também utiliza lentes convergentes (luz ultravioleta).


[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]

[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]
Five submarine communication cables crossing the Scottish shore at Scad Head on Hoy, Orkney.

Alcatel-Lucent bate recorde de transmissão: 15,5 Terabits por segundo para uma distancia de 7000 km.

Alta velocidade de transmissão de informoções equivale a 400 DVDs por segundo.


A Alcatel-Lucent anunciou que os cientistas do Bell Labs, setor de pesquisa da empresa, estabeleceram um novo recorde de transmissão óptica.

Segundo informação da empresa, esse experimento de transmissão envolveu o envio do equivalente a 400 DVDs por segundo sobre 7.000 quilômetros (aproximadamente a distância entre Paris e Chicago). Trata-se da mais alta capacidade já atingida sobre uma distância transoceânica, e excede em dez vezes a distância dos atuais cabos submarinos comerciais. As transmissões foram feitas sobre uma rede na qual havia um espaço de 90 quilômetros entre os repetidores (dispositivos usados para sustentar sinais ópticos em longas distâncias). Esta distância é 20% maior do que aquela usualmente mantida nessas redes.

Para atingir os resultados, os pesquisadores do Bell Labs usaram novas técnicas de detecção e aproveitaram um conjunto diverso de tecnologias em modulação, transmissão e processamento de sinais.

Os pesquisadores também fizeram uso de processadores de sinais digitais com detecção coerente, uma nova tecnologia que possibilita adquirir detalhes para um número de propriedades de luz acima do que o método de detecção direta, que é normalmente aplicado nos sistemas de hoje. Com esta técnica, foi possível aumentar a capacidade e o número de fontes de luz introduzidas em uma única fibra, além da possibilidade de separação da luz em suas cores constituintes, assim que elas atingem seus destinos.

Para fazer isto, os cientistas do Bell Labs utilizaram cerca de 155 lasers, cada um deles operando numa frequência diferente e carregando cerca de 100 gigabits de dados por segundo. Multiplicando o número de lasers pela transmissão de dados, e temos um incrível número de 15.5 terabits por segundo, numa distância de 7000 quilômetros.

Para a empresa, este recorde de transmissão está relacionado a uma série de investimentos de redes ópticas do Bell Labs. Outros projetos para o setor de otimização de transferência de dados realizados pela segmentação da Alcatel foi a introdução de fibra de dispersão não zero, experimentos na área de Ethernet 100 Gigabits e o Differential Phase-Shift Keying (DPSK) a 40 Gigabits por segundo.

O primeiro cabo telegráfico submarino foi lançado no Canal Inglês de Dover em 1851.

Em 1866 entrou em operação o primeiro cabo telegráfico transoceânico, cruzando o Oceano Atlântico, apos 4 tentativas fracassadas.

O cabo tinha capacidade para transmitir 8 palavras por minuto.

O cabo pesava 980 kg/km.


[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar este link]





[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]



Raio laser cega pelo menos 30 jovens em show na Rússia

Alguns dos afetados perderam até 80% da visão, capacidade que, aparentemente, nunca conseguirão recuperar, segundo fontes médicas.

Após o show, muitos jovens se queixaram em seus blogs de que os raios laser inutilizaram suas câmeras digitais.



Pelo menos 30 jovens sofreram queimaduras na retina pelo impacto de raios laser durante um show de música eletrônica na região de Vladimir, Rússia, informou nesta segunda-feira a imprensa local.

Alguns dos afetados perderam até 80% da visão, capacidade que, aparentemente, nunca conseguirão recuperar, segundo fontes médicas.

A tragédia ocorreu depois que a luz desprendida pelos canhões de laser foi dirigida pelos organizadores contra as pessoas de uma distância de poucos metros, e não contra o céu, como estava previsto.

A chuva que caiu no dia do show Aquamarina 4 obrigou a esplanada e a zona de baile a serem cobertas com uma lona. Por isso, os organizadores consideraram sem sentido apontar os canhões de laser contra o céu.

As cerca de mil pessoas presentes não foram alertados para o perigo de olhar diretamente para os feixes de luz, e não protegeram os olhos em nenhum momento.

Após o show, muitos jovens se queixaram em seus blogs de que os raios laser inutilizaram suas câmeras digitais.

Os parentes das pessoas que tiveram a visão afetada apresentaram denúncias perante a Polícia local e anteciparam que pedirão compensações econômicas.

A empresa que organizou o show não retornou as ligações, e as autoridades locais afirmam que nunca chegaram a receber um pedido de autorização para realizar o evento.

Elena Grishina, chefe do Hospital Oftalmológico de Moscou, disse à agência Interfax que na clínica foram internadas 12 das pessoas que assistiram ao concerto e foram afetadas.

No entanto, ela disse que esses 12 pacientes não apresentaram queimaduras, mas hemorragias no fundo do olho e na retina.

Um dos pacientes, entrevistado pela Interfax, confirmou que foi "cegado pelo feixe do canhão de laser", e precisou ir ao médico no dia seguinte, ao perceber que sua visão normal não se restabelecia.


Agência EFE - Todos os direitos reservados. É proibido todo tipo de reprodução sem autorização escrita da Agência EFE S/A.

Bomba guiada a laser GBU-27 - 907 kg


[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]



Designador laser a bordo de um avião



[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]



Designador Laser portatil


[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]

Cabos submarinos também são usados para transportar energia elétrica em corrente continua e alternada:


A cutaway view of the 580-km long HVDC submarine cable that now connects the power grids of Norway and the Netherlands. The link weighs 47,000 tonnes in total and was laid in eight sections which took more than three years to produce and install. It passed operational tests in June of this year.



[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar este link]




Noruega-Holanda - Corrente Continua - 320 kV - 580 km - 47 mil toneladas



[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]



Mapa com a rede de cabos submarinos de energia elétrica de alta tensão (corrente continua) da Europa


[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]

A luz do Laser é concentrada e se move em uma única direção, ao contrario da luz de uma lâmpada que se espalha.

Como isso acontece?

Jamm escreveu:

A luz do Laser é concentrada e se move em uma única direção, ao contrario da luz de uma lâmpada que se espalha.

Como isso acontece?

Com um complexo jogo de lentes e espelhos.

Navio de guerra abate UAVs com LASER



20 de julho de 2010

A companhia Raytheon e uma equipe da US Navy usaram um feixe combinado de laser para derrubar quatro UAVs em voo durante testes sobre a água, em maio deste ano.

Os alvos aéreos foram engajados e destruídos pelo Navy’s Laser Weapon System (LaWS) guiado pela suíte de sensores de um CIWS (Close-in Weapon System) Phalanx.

O LaWS emprega seis lasers de uso industrial que focam simultâneamente no alvo

[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]


Os engajamentos serviram para validar a viabilidade operacional da combinação Phalanx-LaWS sobre o mar, segundo o presidente da Raytheon Missile Systems, Dr. Taylor W. Lawrence.

A equipe Raytheon- Navy demonstrou a capacidade dos sistemas de detectar, rastrear, engajar e destruir alvos dinâmicos em alcances táticos significativos em ambiente marítimo.

Para o teste, o LaWS foi montado em uma plataforma próxima de um reparo Phalanx Block 1B. O operador do Phalanx usou o modo de superfície do Block 1B para rastreamento eletroótico e os sensores de rádio frequência do sistema para prover dados de alcance para o LaWS. Quando o Phalanx adquiriu os UAVs, o LaWS os destruiu.

Foi a primeira vez que um feixe de laser de estado sólido de 32 Megawatt (MW) de energia dirigida, foi disparado por um navio de guerra a uma distância de mais de 2 milhas, destruindo drones voando a mais de 300 milhas por hora.

[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]


Abaixo, um vídeo mostrando a destruição de um dos drones.


[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar este link]

Completado o design preliminar de arma laser para navios da USN



20 de março de 2010

Na última quinta-feira, 18 de março, a Boeing informou que completou, com sucesso, o design preliminar para o sistema de armas Free Electron Laser (FEL) da Marinha dos EUA (U.S. Navy). Segundo a empresa, isso é um passo fundamental na direção de construir um protótipo para testes realísticos no mar.

Entre 9 e 11 de março, na revisão do design preliminar realizada em sua unidade em Arlington (EUA), a empresa apresentou o projeto a mais de 30 representantes do governo e do Laboratório Nacional dos EUA. Segundo a Boeing, o laser elétrico operará passando um raio de elétrons de alta energia através de uma série de fortes campos magnéticos, gerando uma emissão intensa de luz laser, capaz de destruir ou desabilitar alvos.

Gary Fitzmire, vice presidente e diretor de programa da Boeing Directed Energy Systems, disse que o “Free Electron Laser utilizará a energia elétrica do navio para gerar, na prática, munição ilimitada e prover uma capacidade de defesa contra ameaças como mísseis hipervelozes, de forma ultraprecisa e na velocidade da luz. Trata-se de um desenvolvimento de um sistema de armas que transformará a guerra naval.”

O contrato estimado em 163 milhões de dólares para iniciar o desenvolvimento do FEL foi concedido à Boeing em abril de 2009, com uma parcela inicial de 6,9 milhões. Espera-se que a Marinha dos EUA decida em meados deste ano conceder mais parcelas (task order) à Boeing para completar o design do sistema e construir e operar um demonstrador de laboratório. Outros sistemas de armas laser que a Boeing está desenvolvendo são o Airborne Laser Test Bed, o High Energy Laser Technology Demonstrator, e o Laser Avenger, entre outros (veja mais nos links abaixo).


[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar este link]

[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]


Laser da Northrop Grumman demonstra alta letalidade e grande alcance



Os testes do sistema MLD (Maritime Laser Demonstration) da US Navy, conduzidos recentemente no Potomac River Test Range, confirmaram a prontidão do sistema de arma laser para continuar os testes de mar no próximo ano, de acordo com Northrop Grumman Corporation, contratante principal.

Operando a partir de um local fixo sobre a terra, o sistema de armas MLD disparou um feixe de laser em uma série de alvos fixos, incluindo seções de pequenos barcos, ao longo do rio Potomac. O laser atravessou as seções dos barcos nesses testes, realizados no final de agosto e início de setembro.

Quando estiver pronto, o MLD poderá ser usado contra ameaças assimétricas, mísseis e UAVs.


[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar este link]


[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]

USAF e Boeing fazem primeiro disparo em voo do Laser Tático Avançado


A Boeing comunicou que, no último dia 13 de junho, o Laser Tático Avançado (Advanced Tactical Laser – ATL), de alta potência, foi disparado com sucesso a partir de uma aeronave em voo pela primeira vez.

O ATL é uma aeronave C-130H equipada com uma torreta de laser, um sistema de controle de fogo, sensores e consoles do sistema de armas. Segundo a empresa, neste primeiro disparo em voo sobre o campo de testes de mísseis de White Sands, o alvo em terra foi atingido com sucesso.

Mais testes estão planejados para demonstrar a utilidade militar do ATL, desenvolvido para destruir, danificar ou pôr fora de combate alvos em terra sem causar danos colaterais e com alta precisão, podendo ser empregado tanto sobre o campo de batalha quanto em operações urbanas.

Outras empresas participam do programa. Por exemplo, a torreta é produzida pela L-3 Communications/Brashear, e a HYTEC Inc., fornece diversos elementos estruturais. A Boeing e a USAF desenvolvem o projeto conjuntamente.

[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar este link]



[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]

Criada fibra óptica com cristal semicondutor



Um grupo de cientistas dos Estados Unidos anunciou o desenvolvimento de uma nova classe de fibra óptica.

Trata-se da primeira fibra com o interior feito com seleneto de zinco, um composto amarelo claro com propriedades semicondutoras.

A nova classe de fibra óptica que permite, segundo os autores, a manipulação mais eficiente da luz e poderá ser usada no desenvolvimento de tecnologias de laser mais versáteis para uso em medicina ou como sensores ambientais e químicos.

Núcleo semicondutor

John Badding, da Universidade da Pensilvânia, coordenador da pesquisa, explicou que a tecnologia de fibra óptica tem sido limitada pela utilização de um núcleo vítreo.

"O vidro tem um arranjo desordenado de átomos. Já uma substância cristalina, como o seleneto de zinco, é altamente ordenada. Essa ordem permite a transmissão de luz com comprimentos de onda mais longos, especificamente na região do infravermelho médio," disse ele.

Ao contrário de vidro de sílica, que é tradicionalmente utilizado na construção de fibras ópticas, o seleneto de zinco é um composto semicondutor.

Sabemos há muito tempo que o seleneto de zinco é um composto útil, capaz de manipular a luz de uma forma que a sílica não consegue,", disse Badding. "O desafio era colocar este composto em uma estrutura de fibra, algo que nunca havia sido feito antes."

Usando uma técnica de deposição química sob alta pressão, desenvolvida por Justin Sparks, coautor da pesquisa, os cientistas depositaram núcleos de seleneto de zinco no interior de capilaridades do vidro, criando esta nova classe de fibras ópticas.

Laser infravermelho


A nova fibra óptica demonstrou duas vantagens importantes.

Primeiramente, os pesquisadores descobriram que a nova fibra é mais versátil não apenas no espectro visível, mas também no infravermelho - a radiação eletromagnética com comprimentos de onda acima da luz visível.

A tecnologia atual de fibras ópticas é ineficiente na transmissão da luz infravermelha.

A quebra dessa barreira abre caminho para o uso das fibras ópticas na construção de lasers infravermelhos, potencialmente encontrando usos na área médica, em cirurgias, por exemplo.

Em segundo lugar, ela é mais eficiente na conversão de luz de uma cor para outra.

"Quando as fibras ópticas tradicionais são usadas em sinalização, exposições e em arte, nem sempre é possível obter as cores que você quer. O seleneto de zinco, por meio de um processo chamado de conversão de frequência não linear, tem maior capacidade de alterar as cores", disse Badding.

Detecção de poluentes

Os pesquisadores destacam ainda que a tecnologia poderá se mostrar útil na fabricação de novos detectores de poluentes e de toxinas.

"Moléculas diferentes absorvem luz de diferentes comprimentos de onda. Por exemplo, a água absorve, ou pára, a luz com comprimento de onda de 2,6 micrômetros," disse Badding.

"Mas as moléculas de certos poluentes ou outras substâncias tóxicas podem absorver a luz de comprimentos de onda muito maiores. Se pudermos transportar luz de comprimentos de onda mais longos através da atmosfera, poderemos ver quais substâncias estão lá com muito mais clareza," concluiu.

Badding foi um dos líderes da pesquisa que resultou na construção de componentes eletrônicos no interior de uma fibra óptica.

[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar este link]

Ignição a laser vai substituir velas nos motores de carros



[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar este link]


[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]


Esta fotografia, com exposição de alguns milissegundos, mostra tanto a fagulha gerada pelo laser quanto a ignição do combustível gerada por ela. [Imagem: USAF]


[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]

Ilustração mostrando a "vela de ignição a laser" (acima) ao lado de uma vela de ignição comum (abaixo). Os cientistas ainda estão desenvolvendo uma vela capaz de emitir três feixes de laser. [Imagem: BBC]

O custo final do veículo deve ser uma lapada...

Lasers dão novo brilho ao polimento de metais



[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar este link]


[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]


Molde metálico para a fabricação de peças de vidro: a parte inferior do molde foi deixada sem polimento, enquanto a parte superior foi polida com a nova técnica de polimento a laser.[Imagem: Fraunhofer ILT]

Rotação da Terra é medida diretamente pela primeira vez



[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar este link]

[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]


O professor Schreiber ajusta o anel de laser usado para medir as mínimas variações no "gingado" da Terra. [Imagem: TUM/Carl Zeiss]


[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]

Conforme a Terra gira, dois feixes de laser - que formam o anel de laser - interferem um com o outro, registrando o movimento com muita precisão. [Imagem: TUM/FESG]

[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]

Os cientistas precisam passar por um túnel de vinte metros, com cinco portas frigoríficas, para chegar até o laser. [Imagem: TUM/FESG]

Fibras ópticas ganham poder de processamento



[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]

Os pulsos de luz (esferas brancas) viajando ao longo da fibra óptica podem ser convertidos em sinais elétricos (onda quadrada) dentro da própria fibra, por uma junção semicondutora.[Imagem: John Badding Lab/Penn State University]


Fibra óptica inteligente

Uma equipe de físicos, químicos e engenheiros conseguiu pela primeira vez inserir em uma fibra óptica materiais semicondutores que dão à fibra funções eletrônicas integradas de alta velocidade.

A aplicação mais imediata da tecnologia é o desenvolvimento de uma forma direta de troca de informações entre as fibras ópticas e os equipamentos eletrônicos que enviam e recebem essas informações.

As fibras ópticas são componentes estritamente passivos, responsáveis por transportar a luz na qual as informações estão codificadas. A parte "inteligente" do mecanismo é feita por componentes eletrônicos no interior dos microprocessadores, que trabalham com sinais elétricos.

Isto exige um grande aparato de equipamentos capazes de fazer a conversão eletro-óptica na ponta que transmite, e opto-elétrica na ponta que recebe os dados.

A incorporação dos cristais semicondutores cristalinos no interior vítreo da fibra óptica permite que os pesquisadores se aproximem da situação ideal na qual, em vez de acoplar a fibra óptica a um chip, a própria "fibra óptica inteligente" desempenharia funções eletrônicas.

Rede óptica só de fibras

Os pesquisadores das universidades da Pensilvânia (EUA) e Southampton (Reino Unido) afirmam que isso elimina também problemas bem mais prosaicos no acoplamento opto-elétrico: o fato de que a fibra óptica é cilíndrica, enquanto os chips são planares e muito finos.

Usando técnicas químicas de alta pressão, o grupo desenvolveu uma forma de depositar os materiais semicondutores, camada por camada, diretamente no interior de minúsculos buracos no material vítreo da fibra óptica.

Isto cria os transistores necessários para fazer o processamento eletrônico ativo.


Fibras ópticas com componentes eletrônicos integrados

[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar esta imagem]

Passo a passo do processo de fabricação do transístor no interior de furos feitos no material cristalino da fibra óptica. [Imagem: He et al./Nature Photonics]


Como não é necessário construir o chip inteiro dentro da fibra óptica - basta construir alguns poucos transistores necessários para a conversão dos sinais ópticos em sinais elétricos - o processo não exige os grandes equipamentos e as salas limpas necessárias à fabricação dos processadores.

Para Pier Sazio, um dos membros da equipe, um dos objetivos a ser atingido pelo trabalho da equipe é a construção de redes ópticas de transmissão de dados usando unicamente fibras: "Se o sinal nunca deixar a fibra, então a rede será mais rápida, mais barata e mais eficiente."

Aplicações

Mas a tecnologia tem outras aplicações além da transmissão de dados.

"Por exemplo, nosso trabalho representa uma abordagem diferente para fabricar junções semicondutoras, que nós estamos tentando usar como células solares," disse o Dr. John Badding, que apresentou os primeiros resultados na área há cerca de um ano, quando materiais semicondutores foram incorporados em uma fibra óptica.

Outras aplicações incluem novas formas de geração e aplicação dos raios laser e sensores menores e mais precisos.

[Tens de ter uma conta e sessão iniciada para poderes visualizar este link]