O primeiro sistema brasileiro de pentes para medidas diretas de freqüências ópticas foi planejado e construído no Departamento de Eletrônica Quântica do Instituto de Física Gleb Wataghin. Uma de suas finalidades será integrar as pesquisas do Grupo de Lasers e Aplicações, coordenada pelo professor Flávio Caldas da Cruz, para construção de um relógio atômico óptico que permitirá realizar medições precisas e fantásticas da ordem de 100 quatrilhões de partes de segundo.
O sistema é formado por um laser pulsado de titânio safira, que consiste em um cristal de safira dopado com titânio, desenvolvido pela doutoranda Giovana Trevisan Nogueira. O espectro de freqüência assemelha-se a um pente em que seus “dentes” seriam freqüências bem definidas e igualmente espaçadas entre si, que atua como uma espécie de régua para a medição de freqüências ópticas.
Domínio da tecnologia do laser de titânio safira é fundamental
O trabalho tem despertado interesse na comunidade científica brasileira e, mais recentemente, foi aceito para publicação pela importante revista americana especializada Optics Letters. O artigo deve compor a edição de julho de 2006. Para Giovana Nogueira, dominar a tecnologia para construção do laser de titânio safira é fundamental para o avanço das pesquisas. “Quando se domina a tecnologia, pode-se construir o laser adequado a nossas necessidades ou modificá-lo quando nos convém”, destaca.
Aliás, a novidade no trabalho da pesquisadora é justamente construir o laser que emite diretamente e simultaneamente luz laser desde a região de coloração verde, passando pela região do amarelo e vermelho, até o infravermelho, o que possibilita medir o posicionamento do espectro desse laser no espaço de freqüência a partir do próprio laser. Em geral, para realizar este feito, é necessário adquirir o laser comercial que emite luz apenas na região do infravermelho, custando cerca de U$ 40 mil, e utilizar outro elemento externo, no caso uma fibra óptica de microestrutura para alargar o espectro de freqüência e conseguir a medição adequada.
O processo para o desenvolvimento desse laser de titânio com espectro largo precisou de uma fase anterior. A pesquisadora construiu primeiramente um laser semelhante ao encontrado no mercado e, a partir do sucesso da experiência, iniciou a construção do modelo mais sofisticado. “Existem apenas quatro lasers desse tipo no mundo todo e o gasto total nesse laser foi bem inferior ao modelo comercial”, explica Giovana Nogueira.
A finalização deste trabalho possibilitará, além do funcionamento do relógio atômico óptico, aferir medidas diretas de freqüências ópticas e trabalhos em espectroscopia atômica. Para citar alguns exemplos de aplicação do relógio, ele poderá ser usado na navegação aérea e marítima, hoje dependente de sinais de satélites para determinar a posição de aeronaves e embarcações; nas telecomunicações ópticas, onde a taxa de transferência de dados é altíssima, exigindo equipamentos precisos para direcionamento de fluxos e sincronização de redes; e, ainda, no gerenciamento da energia elétrica, onde relógios atômicos já são utilizados para medir oscilações e detectar falhas na transmissão de uma estação a outra.
RAQUEL DO CARMO SANTOS
Da Unicamp
