As fibras ópticas convencionais que permitem a internet como a conhecemos são tipicamente feitas de cristais de quartzo, um tipo de vidro extremamente puro. No entanto, já existem versões feitas de vidro comum, polímeros, semicondutores, núcleos líquidos e até mesmo algas marinhas.
No entanto, um estudo realizado por Andrew Goffin e seus colegas da Universidade de Maryland, nos Estados Unidos, demonstrou uma fibra óptica feita exclusivamente de ar ambiente, sem nenhum substrato sólido, que pode operar continuamente. Essa inovação é particularmente interessante porque permite a criação de comunicações de alta velocidade ao ar livre sem a necessidade de instalar fibras físicas entre os pontos de comunicação. Essa técnica vai além de qualquer outra já proposta, incluindo o Li-Fi.
O método consiste em usar pulsos ultracurtos de laser para moldar guias de onda de luz diretamente no ar. Esses pulsos criam anéis de estruturas de luz altamente intensas, chamadas filamentos, que aquecem as moléculas de ar. As moléculas mais quentes formam um anel de ar aquecido de baixa densidade em torno de uma região central não perturbada, e a interface entre essas diferentes regiões cria a diferença de índice de refração que é característica de uma fibra óptica.
Com o próprio ar como meio de transmissão, feixes de luz com potências extremamente altas podem ser guiados, permitindo a transmissão de informações a altas velocidades.
(foto: A. Goffin)
Inicialmente, experimentos criaram fibras ópticas de ar com 50 metros de comprimento que duravam dezenas de milissegundos, tempo suficiente para transmitir quantidades significativas de dados, mas que se dissipavam devido ao resfriamento do ar ao redor e precisavam ser recriadas por um novo pulso de laser. Esses guias de onda poderiam guiar feixes de laser de potência média na faixa dos megawatts, tornando-os úteis para energia direcionada. No entanto, a taxa de repetição do pulso gerador era baixa, deixando lacunas sem a presença da fibra óptica de ar.
Para contornar esse problema, os pesquisadores aumentaram a taxa de repetição do pulso gerador, chegando a 1000 Hz (um pulso a cada milissegundo). Com essa velocidade, o laser é capaz de aquecer continuamente o ar, recriando a fibra óptica de ar mais rapidamente do que o ar circundante consegue dissipá-la. Como resultado, uma fibra óptica de ar de operação contínua é criada, capaz de guiar um feixe de laser e transmitir dados de forma contínua. Além disso, a eficiência do confinamento da luz guiada melhorou por um fator de três na taxa de repetição mais alta.
(foto: A. Goffin)
A equipe de pesquisadores sugere que a técnica do guia de ondas de ar pode ser utilizada para a coleta de sinais ópticos remotos, como a detecção de poluentes ou fontes radioativas. Para isso, é possível “desenrolar” o guia de ondas de ar em qualquer direção, com a velocidade da luz.
Olhando para o futuro, os pesquisadores acreditam na possibilidade de implantação instantânea de fibras ópticas em qualquer direção e distância, incluindo em direção ao espaço, atravessando a atmosfera.
Segundo Goffin, com o uso de um sistema de laser adequado para gerar o guia de ondas, o guiamento contínuo de longa distância seria facilmente viável, permitindo a transmissão de feixes de laser contínuos de alta potência e a detecção de poluentes a quilômetros de distância.
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