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Física

Inovação óptica

Filtros resgatam possível aplicação comercial de laser de cromo

EDUARDO CESAR

Laser Cr:LISAF tem ampla emissão espectralEDUARDO CESAR

Filtros ópticos utilizados por pesquisadores do Centro de Lasers e Aplicações do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen) resgataram a possibilidade de usar em aplicações comerciais um tipo especial de laser de estado sólido, conhecido como Cr:LiSAF. Esse laser tem várias características promissoras, como ampla emissão espectral e longo tempo de vida, mas estava praticamente esquecido por conta de seu cristal ter baixa condutividade térmica. “Com a aplicação de filtros ópticos em seu emissor de luz, minimizamos os problemas térmicos e abrimos a possibilidade de que ele possa ser utilizado”, diz Nilson Dias Vieira Junior, gerente do Centro de Lasers e Aplicações (CLA).

O laser é apenas um dos componentes do sistema de 1 terawatt que está sendo desenvolvido dentro de um projeto temático financiado pela FAPESP. Um terawatt de potência equivale a 10¹² watts – o que corresponde à casa do trilhão de watts. A pesquisa que resultou na inovação óptica foi o tema da tese de doutorado de Ricardo Elgul Samad, orientada por Vieira Junior.

O avanço obtido resultou de uma solução relativamente simples, na avaliação do orientador. “Fizemos com o Cr:LiSAF o que o filtro solar faz com as pessoas na praia. Eliminamos as radiações indesejadas e conseguimos que ele pudesse ser usado como um laser de alta potência”, diz Vieira Junior. A inovação foi publicada nos periódicos Applied Optics e Optics Letters. Os resultados do estudo chamaram a atenção da principal  revista de divulgação da área de fotônica, a Photonics Spectra, que publicou um artigo sobre o assunto na sua edição de fevereiro deste ano.

O laser de Cr:LiSAF, abreviação do cristal de lítio-estrôncio-alumínio-flúor 6 dopado com cromo, permite, quando utilizado como amplificador multipasso, a emissão da luz com enorme coerência – isto é, uma onda eletromagnética com frequência e fase muito bem definidas. Quando todo o sistema de 1 terawatt estiver operando, esse laser será instalado dentro dele para amplificar a energia dos pulsos por cem vezes. Como o laser tem pulsos muito curtos, medidos em femtossegundos – 1 femtossegundo equivale a 1 segundo dividido por 1 quatrilhão de vezes -, a potência de 1 terawatt é gerada nesse tempo, e não durante toda a operação. A expectativa é que até o final deste mês o sistema esteja pronto.

Com altíssima potência e duração temporal extremamente pequena, o laser com potência de terawatt permitirá uma enorme gama de aplicações, sob rígidas normas de segurança. Como ele age de maneira seletiva, sem produzir calor, poderá ser usado, por exemplo, no tecido de um dente sem destruir o que está em volta. O laser também poderá ser utilizado para identificar quimicamente poluentes atmosféricos a quilômetros de altura. “O sistema terawatt poderá ter o mesmo tipo de função que o Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), ou seja, pesquisadores de outras instituições do país e até do exterior poderão, junto com os pesquisadores do Ipen, fazer experimentos com o novo equipamento”, diz Vieira Junior.

O Projeto
Implementação de um sistema laser de terawatt e suas aplicações
Modalidade
Projeto Temático
Coordenador
Nilson Dias Vieira Junior – Ipen
Investimento
R$ 2.766.893,57 (FAPESP)

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