Amplificador Óptico Compacto Revolucionário Promete Comunicações Espaciais e de Fibra Livres de Ruído

Pesquisadores da Chalmers University of Technology desenvolveram um amplificador óptico que esperam revolucionar tanto comunicação espacial quanto de fibra. O novo amplificador oferece alto desempenho, é compacto o suficiente para integrar em um chip de apenas milímetros de tamanho, e crucialmente, não gera ruído excessivo.

Comunicação Óptica: Longas Distâncias, Alta Velocidade

Comunicação óptica torna possível enviar informação por distâncias muito longas. A tecnologia é útil em uma gama de aplicações, como comunicação espacial e em cabos de fibra óptica para tráfego de internet.

Com comunicação baseada em luz, em vez de ondas de rádio, poderíamos, por exemplo, enviar rapidamente imagens de alta resolução de Marte. A informação, transportada por feixes de laser, poderia ser enviada com alta velocidade de um transmissor no planeta para um receptor na Terra ou na Lua. Comunicação óptica também nos permite usar a internet ao redor do mundo — seja o sinal transferido em cabos de fibra óptica sob o leito marinho ou transmitido sem fio.

Problema: Amplificadores Adicionam Ruído Excessivo

Como a luz — carregando a informação entre dois pontos distantes — perde potência ao longo do caminho, um grande número de amplificadores ópticos são necessários. Sem amplificadores, até 99 por cento do sinal em um cabo de fibra óptica desapareceria dentro de 100 quilômetros.

Um problema bem conhecido em comunicação óptica, no entanto, é que estes amplificadores adicionam ruído excessivo que prejudica significativamente a qualidade do sinal que você quer enviar ou receber. A amplificação de luz no projeto Chalmers é baseada em um princípio conhecido como efeito Kerr, que até agora é a única abordagem conhecida que amplifica luz sem causar ruído excessivo significativo. O princípio foi demonstrado antes, mas nunca em um formato tão compacto — versões anteriores eram volumosas demais para ser úteis. O novo amplificador cabe em um pequeno chip de apenas alguns milímetros de tamanho, comparado a amplificadores anteriores que eram vários milhares de vezes maiores.

Operação em Onda Contínua (CW) e Custo-Efetividade

Adicionalmente, os novos amplificadores oferecem um nível de desempenho alto o suficiente para que possam ser colocados de forma mais parcimoniosa, tornando-os uma opção mais custo-efetiva. Eles também funcionam em operação de onda contínua (CW) em vez de apenas operação pulsada.

"O que demonstramos aqui representa a primeira operação CW com ruído extremamente baixo em um chip integrado compacto. Isso fornece uma oportunidade realista para uso prático em uma variedade de aplicações. Como é possível integrar o amplificador em módulos muito pequenos, você pode obter soluções mais baratas com desempenho muito melhor, tornando isso muito interessante para players comerciais a longo prazo," disse o Professor Peter Andrekson. "Pode ter muitos usos práticos, não apenas em comunicação, mas em áreas incluindo computadores quânticos, vários sistemas de sensores, e em metrologia ao fazer medições atmosféricas de satélites para monitoramento da Terra."