Fibra ptica forma-se no ar ambiente e opera continuamente

Informtica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 05/05/2023

Fibra ptica ao ar livre

As fibras pticas que viabilizaram a internet como a conhecemos so tipicamente feitas de cristais de quartzo, um tipo de vidro muito puro, mas tambm j existem verses de vidros comuns, de polmeros, de semicondutores, com ncleos lquidos e at de algas marinhas.

Agora, Andrew Goffin e colegas da Universidade de Maryland, nos EUA, demonstraram uma fibra ptica de operao contnua feita apenas de ar, do ar ambiente, sem nenhum substrato slido.

Isso interessante porque torna possvel criar comunicaes pelo ar livre com a alta velocidade de uma fibra ptica, sem a necessidade da instalao prvia de uma fibra fsica entre os dois pontos. Isso vai muito alm de qualquer tcnica de comunicao por luz pelo ar j proposta, incluindo o Li-Fi.

A tcnica consiste em usar pulsos de laser ultracurtos para esculpir guias para as ondas de luz no prprio ar. Esses pulsos curtos formam um anel de estruturas de luz de alta intensidade, chamadas filamentos, que aquecem as molculas de ar. E essas molculas mais quentes formam um anel estendido de ar aquecido, de baixa densidade, em torno de uma regio central no perturbada. E a interface entre essas diferentes regies fornece exatamente a diferena no ndice de refrao que caracteriza uma fibra ptica.

Com o prprio ar como fibra, outros feixes de luz, com potncias mdias muito altas, podem ento ser guiadas, levando informaes.

Fibra ptica no ar com operao contnua

Os primeiros experimentos conseguiram criar fibras pticas no ar com 50 metros de comprimento que persistiram por dezenas de milissegundos, o suficiente para transmisso de boas quantidades de dados, e ento as fibras se dissipavam pelo resfriamento do ar circundante, precisando ser recriadas por um novo pulso.

Gerados usando apenas 1 watt de potncia mdia do laser, esses guias de onda poderiam, teoricamente, guiar feixes de laser de potncia mdia na faixa dos megawatts, tornando-os candidatos excepcionais para energia direcionada. E o mtodo de guia de onda diretamente escalvel para 1 quilmetro ou mais.

No entanto, o laser gerador do guia de onda nesse primeiro experimento disparava um pulso a cada 100 milissegundos (taxa de repetio de 10 Hz), com dissipao de resfriamento superior a 30 milissegundos, deixando 70 milissegundos entre os disparos sem a presena do guia de ondas de ar. Isso seria um impedimento para guiar um laser de onda contnua com informaes ou coletar um sinal ptico contnuo.

Goffin e seus colegas ento comearam a aumentar a taxa de repetio do pulso gerador, conseguindo chegar at 1000 Hz (um pulso a cada milissegundo). Nessa velocidade, o laser mantm continuamente o aquecimento do ar, reconstruindo a fibra ptica mais rapidamente do que o ar circundante consegue desfaz-la.

O resultado uma fibra ptica de ar de operao contnua, capaz de guiar um feixe de laser transmitindo dados continuamente. Alm disso, como o guia de ondas reforado pela gerao repetitiva, a eficincia do confinamento da luz guiada melhorou por um fator de trs na taxa de repetio mais alta.

Comunicao com o espao

A equipe tambm sugere o uso da tcnica para coleta de sinais pticos remotos, para detectar poluentes ou fontes radioativas, por exemplo. Para isso, o guia de ondas de ar pode ser arbitrariamente “desenrolado” e direcionado na velocidade da luz em qualquer direo.

De olho no futuro, os pesquisadores falam em fibras pticas implantadas instantaneamente em qualquer direo e em qualquer distncia, at mesmo para cima, atravessando toda a atmosfera e chegando ao espao.

“Com um sistema de laser apropriado para gerar o guia de ondas, o guiamento contnuo de longa distncia deve ser facilmente factvel,” disse Goffin. “Uma vez que tenhamos isso, apenas uma questo de tempo antes de transmitirmos feixes de laser contnuos de alta potncia e detectarmos poluentes a quilmetros de distncia.”

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