7 de janeiro de 2009

Fabricação de Fibra Óptica de Silício Tornada Práctica

Por Phillip F. Schewe
Colaborador do ISNS

Os cientistas da Universidade Clemson University na Carolina do Sul conseguiram, pela primeira vez, fabricar uma fibra óptica com um núcleo de silício, usando os mesmos processos industriais usados para fazer fibras ópticas de vidro, em escala industrial. Isto deve ajudar a reduzir os custos para sistemas que integram dispositivos fotônicos e eletrônicos. Na fotônica, a informação é transportada por ondas de luz, enquanto na eletrônica que realiza a maior parte do processamento da informação, esta é transportada por fluxos de elétrons em circuitos.

As fibras ópticas estão transportando uma quantidade sempre crescente de chamados telefônicos, programas de televisão e tráfego da internet para as residências. Essa “fiação” óptica tem uma eficiência tremendamente maior do que as fiações tradicionais porque nada é mais rápido do que a luz e a sinalização por meio de luz proporciona uma largura de banda maior do que os circuitos puramente eletrônicos. Ou seja, codificar a informação na forma de pulsos de luz, em lugar de meros pulsos elétricos, permite um maior fluxo de dados em uma mesma linha.

Mas por que os engenheiros deveriam preferir fibras de silício às fibras de vidro? O principal motivo tem a ver com o casamento da fotônica com a eletrônica. A maior parte dos microchips eletrônicos são construídos sobre silício, enquanto a tecnologia da fotônica se baseia em fibras ópticas. Para combinar melhor a compactação da eletrônica com a velocidade da fotônica, os pesquisadores querem criar fibras inteiramente feitas de silício, em lugar de usar vidros de sílica.

Usualmente, uma fibra óptica é feita começando com um núcleo de vidro, envolvendo este com uma camada isolante de um tipo diferente de vidro e, então, aquecendo a estrutura até que ela possa ser esticada para fazer longos fios. As ondas de luz se movem através dessa fibra por meio de uma série de reflexões em seu interior.

Algumas fibras foram feitas com um núcleo de silício, usando técnicas especiais de laboratório. A versão da Clemson, feita em conjunto com colaboradores da UCLA, Northrop Grumman e do Elmira College em Nova York, é a primeira a empregar processos padrão de produção em massa. Desde o anúncio inicial, já conseguiram fazer fibras ópticas com pouco mais de 250 metros e planejam aumentar esse comprimento para cerca de 2 km ou mais. Depois disso, os pesquisadores da Clemson esperam comercializar as fibras.

Um dos cientistas da Clemson, John Ballato, diz que outra vantagem potencial das fibras com núcleo de silício sobre as com núcleo de vidro será que menos energia será perdida pela luz em comprimentos de onda maiores, o que seria valioso para uma série de aplicações biomédicas e em sensores. Esses novos resultados são relatados na recente edição de Optics Express.

O trabalho da Clemson foi realizado em uma instalação chamada Centro de Ciências de Materiais Ópticos e Tecnologia de Energia (Center for Optical Materials Science and Energy Technology, ou, abreviadamente, COMSET). Com várias ligações com a indústria de várias outras universidades nas Carolinas, o COMSET represena uma parte do plano da Universidade Clemson direcionado a áreas específicas de pesquisa “high-tech”, neste caso o estudo de fotônica e materiais avançados.

Este texto é fornecido para a media pelo Inside Science News Service, que é apoiado pelo Instituto Americano de Física (American Institute of Physics), uma editora sem fins lucrativos de periódicos de ciência. Contatos: Jim Dawson, editor de notícias, em jdawson@aip.org.