Os lasers pulsados emitem luz repetidamente por um curto período de tempo, como se estivessem piscando. Eles têm a vantagem de focalizar mais energia do que um laser de onda contínua, cuja intensidade é mantida inalterada ao longo do tempo. Se os sinais digitais são carregados em um laser pulsado, cada pulso pode codificar um bit de dados. Nesse sentido, quanto maior a taxa de repetição, maior a quantidade de dados que pode ser transmitida. No entanto, os lasers pulsados baseados em fibra óptica convencionais normalmente têm uma limitação no aumento do número de pulsos por segundo acima do nível de MHz.
O Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia (KIST) anunciou que a equipe de pesquisa liderada pelo Pesquisador sênior Dr. Yong-Won Song no Centro de Materiais e Dispositivos Optoeletrônicos foi capaz de gerar pulsos de laser a uma taxa pelo menos 10.000 vezes maior do que o Estado da arte. Essa conquista foi obtida inserindo um ressonador adicional contendo grafeno em um oscilador de laser pulsado de fibra óptica que opera no domínio de femtossegundos (10-15 segundos). Espera-se que as velocidades de transmissão e processamento de dados aumentem significativamente com a aplicação desse método às comunicações de dados.
A equipe de pesquisa do KIST observou que as características do comprimento de onda e intensidade da luz laser que mudam com o tempo são correlacionadas (transformada de Fourier). Se um ressonador é inserido no oscilador de laser, o comprimento de onda do laser pulsado é filtrado periodicamente, modificando assim o padrão de mudança de intensidade do laser. Com base nessa pesquisa de fundo, o pesquisador principal Song sintetizou o grafeno, que tem as características de absorver e eliminar a luz fraca e amplificar a intensidade, passando apenas a luz forte para o ressonador. Isso permite que a alteração da intensidade do laser seja controlada com precisão em uma taxa alta e, assim, a taxa de repetição dos pulsos pode ser aumentada para um nível mais alto.
Além disso, o grafeno é tipicamente sintetizado na superfície de um metal catalítico e, em seguida, o produto é separado do catalisador e transferido para a superfície de um substrato desejado. Nesse processo, geralmente ocorre o problema de o grafeno ser danificado ou a introdução de impurezas. A equipe de pesquisa KIST acima mencionada resolveu o problema de eficiência reduzida que ocorre durante o processo de fabricação, formando grafeno diretamente na superfície de um fio de cobre, que é facilmente obtido, e cobrindo ainda mais o fio com uma fibra óptica para seu uso como ressonador.
Com isso, foi possível obter uma taxa de repetição de 57,8 GHz, superando as limitações dos lasers pulsados em termos de taxa de repetição, tipicamente restrita a MHz. Além disso, a característica do grafeno, de modo que o calor é gerado localmente quando o laser é absorvido, foi explorada para ajustar as características do ressonador de grafeno aplicando um laser adicional ao dispositivo.
O pesquisador Seong-Jae Lee da KIST disse: “No cenário atual, em que a demanda por tráfego de dados está aumentando exponencialmente, lasers pulsados ultrarrápidos operando em velocidade ultrarrápida e admitindo características de ajuste devem fornecer uma nova abordagem para se adaptar a este cenário de processamento de dados que muda rapidamente. “O pesquisador Song, que liderou esta pesquisa, acrescentou: “Esperamos que o desenvolvimento de lasers pulsados ultrarrápidos baseados em ressonadores e grafeno traga nossa liderança no desenvolvimento de tecnologia e mercado relacionado no campo de dispositivos de informação ótica baseados em nanomateriais.”
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