A simplicidade do rádio a laser é impressionante: diferentes cores de luz, incidindo juntas, geram a radiação de micro-ondas, que foram moduladas para enviar músicas para um receptor. [Imagem: Marco Piccardo/Harvard SEAS]
Transmissão de dados com laser
Pela primeira vez, um laser foi usado como transmissor e receptor de rádio, abrindo caminho para conexões Wi-Fi de velocidade ultra-alta e novos tipos de aparelhos híbridos que mesclam eletrônica com fotônica.
O aparelho, criado por Marco Piccardo e colegas da Universidade Harvard, nos EUA, usa um laser para emitir micro-ondas, modulá-las com informações e recebê-las em outro aparelho do mesmo tipo.
A demonstração utiliza duas técnicas bastante recentes: os lasers de cascateamento quântico e os pentes de frequências ópticas - ou grades de frequências -, que valeram o Prêmio Nobel de Física de 2005 a John Hall e Theodor Hansch.
Ao contrário dos lasers convencionais, que emitem uma única frequência de luz - uma única cor -, os pentes de frequência laser emitem múltiplas frequências simultaneamente, uniformemente espaçadas, assemelhando-se aos dentes de um pente.
Piccardo descobriu como gerar e transmitir sinais de rádio a partir de um pente de frequências de um laser de cascateamento quântico.
Rádio a laser
Em 2018, a mesma equipe descobriu que, dentro do laser, as diferentes frequências de luz do pente de frequências se juntam para gerar radiação de micro-ondas - a luz dentro da cavidade do laser gera uma oscilação dos elétrons nessa faixa de frequência, que está dentro do espectro das telecomunicações.
Mas faltava construir um rádio. "Se você quiser usar este dispositivo para Wi-Fi, você precisa ser capaz de colocar informações úteis nos sinais de micro-ondas e extrair essas informações do dispositivo," comenta Piccardo.
A primeira coisa necessária para transmitir e receber sinais de rádio era uma antena. Para isso, os pesquisadores entalharam uma ranhura no eletrodo superior do dispositivo, criando uma antena dipolo, similar àquelas icônicas antenas em V que ficavam em cima das TVs antigas.
Em seguida, eles modularam o pente de frequências para codificar informações sobre a radiação de micro-ondas criada pela luz do laser de cascateamento quântico incidindo no pente de frequências. Então, usando a antena, as micro-ondas são irradiadas, contendo a informação codificada. O sinal de rádio é recebido por uma antena de corneta, filtrado e enviado para um computador.
"Esse aparelho integrado tudo-em-um é uma grande promessa para a comunicação sem fios," disse Piccardo. "Enquanto o sonho da comunicação sem fios terahertz ainda está longe, esta pesquisa fornece um roteiro claro mostrando como chegar lá."
Bibliografia:
Radio frequency transmitter based on a laser frequency comb
Marco Piccardo, Michele Tamagnone, Benedikt Schwarz, Paul Chevalier, Noah A. Rubin, Yongrui Wang, Christine A. Wang, Michael K. Connors, Daniel McNulty, Alexey Belyanin, Federico Capasso
Proceedings of the National Academy of Sciences
DOI: 10.1073/pnas.1903534116
FONTE: SITE INOVAÇÃO TECNOLOGICA
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