A equipe de pesquisa da Universidade de Sydney obteve um avanço significativo no campo de microchip lasers, conseguindo, ao gravar pequenas “elevações” na cavidade óptica, suprimir modos parasitas em lasers de Brillouin e gerar luz pura com espectro extremamente estreito. Os resultados foram publicados na APL Photonics, abrindo novas possibilidades para aplicações em computadores quânticos, sistemas avançados de navegação, redes de comunicação ultrarrápidas e sensores de alta precisão.

Os lasers de Brillouin são conhecidos por sua alta pureza, mas a cascata de Brillouin limita seu potencial devido à formação de modos parasitas. A equipe da Universidade de Sydney aplicou “engenharia de bandgap fotônico”, gravando características em escala nanométrica na cavidade do laser, criando “zonas mortas” precisas que impedem a formação de modos indesejados. Essas estruturas, conhecidas como “grades de Bragg”, aumentaram seis vezes o limiar mínimo do laser de Brillouin e elevaram a potência do laser fundamental em 2,5 vezes, melhorando significativamente o desempenho do dispositivo.

A reconfigurabilidade das grades de Bragg é outro destaque. Os pesquisadores podem escrever, apagar e reprogramar as grades usando apenas laser, sem a necessidade de refabricar o dispositivo, permitindo que os lasers em nível de chip operem sob demanda em modos únicos ou múltiplos com baixo ruído. Ryan Russell, doutorando do Instituto de Nanociência da Universidade de Sydney, comentou: “Este é um framework universal para controlar processos ópticos em chips fotônicos.” O professor Ben Eggleton, líder do grupo de pesquisa, enfatizou que a capacidade de controlar a densidade de estados dentro do ressonador abre caminho para novos tipos de fontes ópticas e outras tecnologias fotônicas avançadas.

O estudo não apenas resolve problemas históricos dos lasers de Brillouin, como também oferece um novo caminho para lasers em nível de chip ultrastáveis, de alta potência e baixo ruído, essenciais para a próxima geração de tecnologias quânticas e de comunicação. O Dr. Merkline ressaltou que, à medida que os sistemas ópticos em microchips se tornam mais complexos, essa nova capacidade de controle será crucial, permitindo que esses dispositivos atinjam níveis de desempenho sem precedentes.