Laser coloca uma nova rodada sobre a luz
Autor: Pankeka | Publicado: 2011-11-08T16:19:00-02:00






Laser coloca uma nova rodada sobre a luz




Um novo tipo de laser pulsado que modula a polarização de sua luz emitida muito rapidamente foi criado por pesquisadores na Alemanha e na Escócia.&nbsp;A modulação de polarização ocorre muito mais rápido do que a modulação da intensidade normalmente utilizados em sistemas ópticos de telecomunicações - e os pulsos de polarização resultante poderia aumentar dramaticamente a velocidade de fibra óptica de comunicações.




Rotação aumenta a laser


Sistemas modernos de telecomunicações codificar a informação em pulsos de luz laser que são então enviados ao longo das fibras ópticas.&nbsp;Este é um método incrivelmente eficiente de transmitir informação, mas sua velocidade é, em última análise limitada pela velocidade com que a intensidade do laser pode ser modulada, uma vez que esta determina quanto tempo leva para codificar os dados em um trem de pulsos.&nbsp;Com um tradicional, laser de intensidade modulada, a taxa de modulação máxima alcançável é de cerca de 40 GHz.

Agora Nils Gerhardt e seus colegas da Ruhr-Universität Bochum, juntamente com um colega da Universidade de Strathclyde em Glasgow, elaboraram uma forma de usar o spin do elétron para aumentar a velocidade de modulação de um laser semicondutor - algo que os físicos têm trabalhado em por vários anos.

Redução do limiar de energia

Em um laser semicondutor padrão há um número igual de spin-up e spin-down elétrons, então girar não desempenha nenhum papel em sua operação.&nbsp;No entanto, os físicos sabem que, se a proporção relativa de portadores de carga em qualquer estado de spin pode ser aumentado, isso reduz a quantidade de energia que deve ser colocado para o laser antes de começar a emitir luz - o chamado limiar de laser.

Mas manter esse desequilíbrio spin - ou polarização - em temperatura ambiente tem se mostrado extremamente difícil porque a energia térmica randomize o spin de um picossegundos poucos.Então Gerhardt e seus colegas criaram ondas de polarização do spin no semicondutor lançando-o com pulsos muito curtos de luz polarizada de um outro laser.&nbsp;Enquanto os elétrons se ainda perder sua polarização do spin rapidamente, alguns é repassado para os fótons, que, em seguida, re-polarize os portadores de carga.Oscilações spin entre fótons e elétrons durar cerca de 200 vezes maior do que a polarização do spin de elétrons em si.

E havia uma característica mais interessante para o grupo do laser de Bochum.&nbsp;Em contraste com a luz de um laser semicondutor padrão, que não tem polarização líquida, a polarização da luz oscilou rapidamente por causa do acoplamento dos spins fóton com o elétron gira.&nbsp;Enquanto esta mudança havia sido demonstrado antes, a taxa de modulação de polarização sempre foi atrelada à taxa de modulação de intensidade.

A 100 GHz e além

Gerhardt e seus colegas usaram a sua técnica para modular a polarização da luz de um laser 4 GHz em 11,6 GHz.&nbsp;Isto ainda é mais lento do que o estado-da-arte da intensidade modulada lasers, mas os pesquisadores acreditam que deve ser possível para melhorar esta situação.&nbsp;"Principalmente, você pode ir para mais de 100 GHz", explica Gerhardt.&nbsp;"Nós mostramos que, teoricamente, mas primeiro temos de desenvolver um dispositivo e é isso que estamos fazendo atualmente."

O físico Igor Zutic da Universidade Estadual de Nova York em Buffalo está impressionado.&nbsp;"Eu diria que esta é uma prova muito emocionante de princípio e, provavelmente, mostrando-nos a ponta do iceberg do que pode ser possível com estes lasers spin", diz ele.

No entanto, Zutic Gerhardt e ambos concordam que antes de tal laser de um spin pode ser comercialmente viável, deve ser possível para excitar as oscilações de rotação sem outra laser.&nbsp;Isso envolveria injeção de elétrons spin-polarizada para o laser - um processo até agora realizado apenas em temperaturas criogênicas."Alguns dos avanços que agora são perseguidos em áreas muito diferentes - tais como discos rígidos magnéticos e memória de acesso aleatório magnéticas - são baseados em ímãs melhor e melhores métodos de injeção de spin elétrica", conclui Zutic.&nbsp;"Uma visão mais ampla destes desenvolvimentos podem permitir a transferência de conhecimento útil."

O trabalho é descrito na&nbsp;Appl.&nbsp;Phys.&nbsp;Lett.&nbsp;99&nbsp;151107&nbsp;.