De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipe de pesquisa russa desenvolveu um modelo computacional que demonstra o mecanismo de funcionamento de lasers de fibra multicore e revela como obter um espectro mais estreito e estável. Os resultados dos cálculos mostram que, quando os guias de onda ópticos são dispostos de forma compacta e a luz flui livremente entre eles, várias linhas espectrais se fundem em uma única, com largura de linha quase dez vezes menor do que quando os guias estão separados.
Os lasers de fibra são constituídos por finas fibras de vidro com um núcleo, por onde a luz se propaga. Esses dispositivos são comumente usados em corte de metais e soldagem, equipamentos médicos e sistemas de transmissão de dados. Para aumentar a potência, geralmente é necessário elevar a potência de bombeio e expandir o núcleo, mas essa prática pode causar efeitos indesejados, como filamentação do feixe e autofocalização, podendo até danificar a fibra.
As fibras multicore, compostas por múltiplos guias de onda ópticos, permitem obter maior potência. Cada núcleo possui uma grade de Bragg interna, que reflete a luz em um comprimento de onda específico e intensifica sua potência. No entanto, devido a pequenas diferenças entre as grades, esses guias de onda operam de forma inconsistente, resultando em um espectro mais largo e instável, dificultando a focalização.
Anteriormente, pesquisadores do Instituto de Automação e Eletrometria da Filial Siberiana da Academia Russa de Ciências (Institute of Automation and Electrometry SB RAS) e da Universidade Estadual de Novosibirsk (Novosibirsk State University) descobriram o efeito de "colapso" espectral: quando os núcleos são dispostos de forma compacta, a luz começa a se transferir entre eles, e várias linhas espectrais se transformam em uma única linha estreita. No entanto, faltava um modelo para explicar e controlar esse processo.
No novo estudo, os cientistas construíram um modelo que leva em consideração a não uniformidade da fibra, ruído, efeitos não lineares e parâmetros das grades de Bragg. Os pesquisadores compararam duas situações: na primeira, a distância entre os guias de onda era de 28 micrômetros, com acoplamento fraco, e a luz não se transferia entre os núcleos; na segunda, a distância foi reduzida para 17 micrômetros, aumentando o acoplamento.
No primeiro caso, o modelo exibiu sete linhas espectrais independentes, com largura total do espectro entre 0,3 e 0,7 nanômetros. No segundo caso, as linhas se fundiram em uma única, com largura de cerca de 0,07 nanômetros. Esses dados coincidem com os resultados experimentais. O efeito decorre da livre transferência de luz quando os núcleos estão compactos, fazendo com que todos os guias de onda emitam no mesmo comprimento de onda; quanto mais núcleos, mais forte o acoplamento, e mais estreito e estável se torna o espectro.
O líder do projeto, Doutor em Física e Matemática, Acadêmico da Academia Russa de Ciências e Diretor do Instituto de Automação e Eletrometria, Sergey Babin, destacou que tais lasers podem ser usados em processamento de materiais de precisão, comunicações por fibra óptica, medicina e espectroscopia. Segundo Sergey Babin, ao aumentar o número de núcleos para 19, é possível obter linhas espectrais ainda mais estreitas. Ele afirmou que estão planejados novos cálculos e experimentos, além de discussões com parceiros industriais sobre aplicações. O estudo contou com o apoio da Fundação Russa de Ciência (Russian Science Foundation), e os resultados foram publicados na revista High Power Laser Science & Engineering.
