Tecnologia de laser inovadora aprimora a precisão do LIDAR e a detecção de gás

A tecnologia a laser sustenta muitas aplicações modernas que exigem medição e comunicação precisas. Os cientistas liderados por Johann Riemensberger da NTNU desenvolveram um novo laser integrado que é rápido, poderoso, relativamente barato e fácil de usar. O trabalho é uma colaboração com a École Polytechnique Fédérale da Suíça de Lausanne (EPFL) e o especialista em chips Luxtelligence. Essa abordagem supera as principais limitações dos lasers de precisão convencionais, que são tipicamente grandes, caros e difíceis de ajustar. Segundo Riemensberger, esses lasers podem permitir instrumentos pequenos, acessíveis e de alto desempenho e sistemas de comunicação.

Materiais avançados, circuitos microscópicos

De acordo com o estudo publicado em Nature Photonicso novo laser é implementado em um chip fotônico usando materiais avançados, como niobato de lítio de filmão fino, alavancando seu efeito eletro-óptico (pockels) para ajuste de frequência ultra-rápida e livre de modo. Ele combina o circuito de niobato de lítio com um chip de ganho de semicondutor comercial, produzindo um laser poderoso e robusto.

Emite um feixe estável e permite que a frequência seja ajustada de maneira rápida e suave sem o salto do modo. Notavelmente, o dispositivo pode ser operado usando um único botão de ajuste em vez de vários controles. Por se basear em processos de fabricação de chips padrão, o laser pode ser produzido em massa de forma barata. “Nossas descobertas possibilitam a criação de instrumentos de medição pequenos, baratos e amigáveis e ferramentas de comunicação com alto desempenho”, diz Riemensberger.

Carros autônomos e detectores de qualidade do ar

Os lasers de precisão convencionais geralmente são grandes, caros e difíceis de sintonizar. Riemensberger observa que “nosso novo laser resolve vários desses problemas”. A equipe demonstrou o dispositivo em sistemas Lidar (detecção de luz e variação) para carros autônomos, onde os lasers medem a distância pelo tempo refletido por pulsos. Esse laser alcançou uma precisão de cerca de quatro centímetros, permitindo um mapeamento ambiental de alta resolução.

Seu ajuste rápido e sem moda permitiu varrer as linhas de absorção de gás, permitindo a detecção sensível do cianeto de hidrogênio, demonstrando potencial para detecção rápida de gás no monitoramento ambiental e de segurança. De fato, Simone Bianconi, da EPFL, observa que a combinação do laser de saída ajustável e de baixo ruído o torna bem adequado para o lidar coerente e a detecção de gás de precisão.