notícia Criado primeiro osciloscópio capaz de mostrar ondas de luz

[elias.girardi]

Os osciloscópios estão por toda parte, mas a maioria deles ainda funciona apenas no regime dos megahertz. [Imagem: Shafin_Protic/Pixabay]

 

Aparelho para ver ondas

 

Os osciloscópios ainda aparecem em muitos filmes de ficção para dar uma "impressão de tecnologia", mas a realidade é que este é instrumento encontrado não apenas em laboratórios modernos, mas também na maioria das oficinas de conserto de rádios e TVs.

 

Sua função básica é mostrar a onda gerada por um componente ou circuito eletroeletrônico, plotando a intensidade do sinal elétrico, ou seja, a tensão, no eixo vertical, ao longo do tempo, que aparece no eixo horizontal.

 

Mas ninguém até hoje havia conseguido construir um osciloscópio para mostrar ondas de luz - um osciloscópio óptico - devido à velocidade muito elevada com que as ondas de luz oscilam - sua frequência.

 

Nossas tecnologias mais avançadas, que dão suporte aos nossos celulares e à internet, trabalham com campos elétricos em frequências até a faixa dos gigahertz (109 hertz), o que cobre a frequência de rádio e regiões de micro-ondas do espectro eletromagnético.

 

As ondas de luz oscilam em taxas muito mais altas, na faixa dos terahertz (1012 hertz). Por isso, os equipamentos atuais para medir campos de luz podem resolver apenas um sinal médio associado a um pulso de luz, e não os picos e vales dentro do pulso.

 

Esquema de funcionamento do osciloscópio óptico e as ondas de luz que ele consegue revelar. [Imagem: Yangyang Liu et al. - 10.1038/s41566-021-00924-6]

 

Osciloscópio óptico

 

Este desafio acaba de ser vencido por Yangyang Liu e seus colegas da Universidade Central da Flórida, nos EUA.

 

E eles criaram o primeiro osciloscópio óptico usando um dispositivo incomum para esse tipo de aparelho: Um sensor de imagem CCD, o mesmo tipo usado nas câmeras fotográficas.

 

A luz cuja onda se quer mapear é coletada pelo sensor. Em vez de usar os sinais elétricos gerados conforme a luz atinge o sensor para construir uma imagem, a equipe desenvolveu uma técnica para analisar essa fotocorrente e criar uma imagem da própria onda em tempo real.

 

"Ao mapear o atraso temporal entre uma excitação intensa e um pulso de perturbação fraco em uma coordenada espacial transversal do sensor de imagem, mostramos que a técnica permite a medição em um disparo único de formas de onda de poucos ciclos," escreveu a equipe.

 

"As comunicações por fibra óptica têm aproveitado a luz para tornar as coisas mais rápidas, mas ainda somos funcionalmente limitados pela velocidade do osciloscópio," comentou o professor Michael Chini. "Nosso osciloscópio óptico pode ser capaz de aumentar essa velocidade por um fator de cerca de 10.000."

 

Com a prova de conceito em funcionamento, a equipe pretende agora checar os CCDs disponíveis e aprimorar sua própria técnica de processamento para ver o quanto conseguem aumentar a velocidade do osciloscópio óptico.

 

Fonte: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=osciloscopio-optico-mostra-ondas-de-luz&id=010110211221