Seria o sonho de um cientista planetário espiar através dos olhos das lentes distantes de um rover em tempo real, olhando em volta de uma paisagem alienígena como se ela estivesse realmente na superfície do planeta, mas os atuais transmissores de rádio não podem. lidar com a largura de banda necessária para um feed de vídeo em vários milhões de quilômetros. Novas tecnologias patenteadas recentemente por cientistas da Universidade de Rochester, no entanto, podem possibilitar aplicações como um feed de vídeo da Mars, usando lasers em vez de tecnologia de rádio. Grelhas especiais dentro do vidro de um laser de fibra praticamente eliminam a dispersão prejudicial, o principal obstáculo na busca por lasers de fibra de alta potência.
? Usamos lasers em tudo, desde telecomunicações a armas avançadas, mas quando precisamos de um laser de alta potência, tivemos que recorrer a métodos antigos e ineficientes? diz Govind Agrawal, professor de óptica na Universidade de Rochester. "Mostramos agora uma maneira incrivelmente simples de fabricar lasers de fibra de alta potência, que têm um enorme potencial."
Ao remover uma das principais limitações dos lasers e amplificadores de fibra, a Agrawal permitiu que eles substituíssem os lasers tradicionais tradicionalmente mais poderosos, mas menos eficientes e de pior qualidade. Atualmente, as indústrias usam lasers de cristal sólido de dióxido de carbono e diodo bombeados para soldar ou cortar metais e usinar pequenas peças, mas esses tipos de lasers são volumosos e difíceis de esfriar. Por outro lado, a mais nova alternativa, lasers de fibra, são eficientes, fáceis de resfriar, mais compactos e mais precisos. O problema com os lasers de fibra, no entanto, é que, à medida que sua potência aumenta, a própria fibra começa a criar uma reação que desliga efetivamente o laser.
Agrawal trabalhou em uma maneira de eliminar a reação causada por uma condição chamada dispersão de Brillouin estimulada. Quando a luz de potência alta o suficiente percorre uma fibra, a própria luz altera a composição da fibra. As ondas de luz fazem com que as áreas da fibra de vidro se tornem cada vez menos densas, assim como uma lagarta itinerante se agita e expande seu corpo à medida que avança. À medida que a luz do laser passa de uma área de alta densidade para uma de baixa densidade, ela é difratada da mesma forma que a imagem de um canudo se curva ao passar entre o ar e a água em um copo. À medida que a potência do laser aumenta, a difração aumenta até refletir grande parte da luz do laser para trás, em direção ao próprio laser, em vez de diminuir a fibra adequadamente.
Em uma discussão com Hojoon Lee, professor visitante da Coréia, Agrawal se perguntou se as grades gravadas no interior da fibra poderiam ajudar a parar o problema de reflexão. As grades podem ser projetadas para agir como uma espécie de espelho de mão dupla, funcionando quase exatamente da mesma maneira que o problema inicial, refletindo apenas a luz para frente em vez de para trás. Com o novo e simples design, a luz do laser dispara a fibra através das grades, e algumas delas novamente criam as alterações de densidade que refletem parte da luz para trás - mas desta vez a série de grades simplesmente retrocede essa reflexão para trás novamente. O resultado final é que o laser de fibra pode fornecer potências mais altas do que nunca, rivalizando com os lasers convencionais e possibilitando aplicações que os lasers convencionais não podem executar, como comunicação a laser de alta largura de banda com um rover planetário a vários milhões de quilômetros de distância.
À medida que um raio laser viaja entre planetas, ele se espalha e difracta tanto que, quando um raio de Marte chega até nós, sua largura seria maior que 800 quilômetros, tornando incrivelmente difícil extrair as informações codificadas no raio. Um laser de fibra, com sua capacidade de fornecer mais energia, ajudaria dando às estações receptoras um sinal mais intenso para trabalhar. Além disso, a Agrawal agora está trabalhando com a NASA para desenvolver um sistema de comunicações a laser que se espalharia menos no início. "É nossa esperança que, em vez de ter um raio que se estenda por 500 milhas, talvez possamos obter um que se espalhe por mais ou menos uma milha", diz Agrawal. Essa concentração da energia do laser facilitaria muito o recebimento de sinais de alta largura de banda de um rover distante.
Muitas pessoas estão usando lasers de fibra para substituir lasers convencionais, do exército ao laser Omega da Universidade de Rochester, no Laboratório de Energética a Laser (LLE), que é o laser ultravioleta mais poderoso do mundo. Agrawal estará trabalhando com cientistas da LLE para implementar o novo sistema de grade no novo sistema de laser de fibra da Omega.
Fonte original: Comunicado de imprensa da Universidade de Rochester
