Transístor totalmente óptico controla luz com luz

Cientistas franceses e alemães criaram um transístor inteiramente óptico, um dispositivo capaz de controlar um feixe de luz usando outro feixe de luz.

Tecnicamente chamado ressonador óptico, o dispositivo representa uma forma inovadora de acoplar a luz com vibrações mecânicas, e deverá ter grande impacto no campo das telecomunicações e nas pesquisas de computação quântica.



Esta é uma micrografia eletrônica de varredura, colorida artificialmente, mostrando o microrressonador usado no estudo do fenômeno OMIT. A parte vermelha superior é um toroide de sílica, apoiado sobre um pilar de silício (cinza). O toróide de sílica cumpre a dupla função de ressonador óptico para os fótons e suporte para as vibrações (fónons). O acoplamento mútuo de fótons e fónons pode ser usado para controlar a propagação da luz de forma inteiramente óptica. [Imagem: T. Kippenberg/EPFL]

Transístor de luz

Inicialmente, o transístor óptico captura a luz em uma minúscula estrutura cristalina, guiando o feixe de luz de modo a forçá-lo a percorrer um caminho circular.

A seguir, a estrutura vibra, em frequências muito precisas e muito elevadas.

Quando a luz é injetada no dispositivo, os fótons exercem uma força chamada pressão de radiação, que é reforçada pelo ressonador. A pressão crescente deforma a cavidade, acoplando a luz com as vibrações mecânicas.

Se forem usados dois feixes de luz, a interação dos dois com as vibrações mecânicas resulta em uma espécie de "chave" óptica": um laser de controle, de maior intensidade, pode interromper ou deixar passar um outro feixe de laser, de menor intensidade - exatamente o que um transístor eletrônico faz com a corrente elétrica.

A possibilidade teórica desse efeito foi descoberta há cerca de dois anos. Desde então os cientistas vinham tentando verificar seu funcionamento experimentalmente.

Transparência optomecânica

O fenômeno por trás do funcionamento do transístor óptico foi batizado de OMIT - OptoMechanically-Induced Transparency, ou transparência induzida optomecanicamente.

Um fenômeno similar, chamado transparência induzida eletromagneticamente permitiu recentemente a criação de um transístor óptico quântico.

A conversão de radiação para vibração já é largamente utilizada: nos telefones celulares, por exemplo, um receptor converte a radiação eletromagnética em vibrações mecânicas, permitindo que o sinal seja filtrado de forma mais eficiente.

Mas até agora ninguém havia conseguido fazer esse tipo de conversão com a luz. Usando o fenômeno OMIT, um campo óptico poderá pela primeira vez ser convertido em uma vibração mecânica.

Isso poderá abrir um leque enorme de possibilidades nas telecomunicações. Por exemplo, será possível criar verdadeiras "memórias ópticas", capazes de armazenar informações que viajam pelas fibras ópticas por vários segundos.

Bibliografia:

Optomechanically Induced Transparency
Stefan Weis, Rémi Rivière, Samuel Deléglise, Emanuel Gavartin, Olivier Arcizet, Albert Schliesser, Tobias J. Kippenberg
Science
November 11, 2010
Vol.: Published Online
DOI: 10.1126/science.1195596