Nova York — InkDesign News — Uma equipe de pesquisadores liderada por Michal Lipson, na Universidade Columbia, anunciou um avanço notável na integração de lasers de alta potência em chips de silício, segundo estudo publicado na revista Nature Photonics em outubro de 2025. A descoberta pode revolucionar a capacidade de transmissão de dados em data centers ao permitir múltiplos canais de luz em um único chip.
O Contexto da Pesquisa
Avanços recentes no processamento de dados têm elevado consideravelmente a demanda por fontes luminosas potentes e eficientes, especialmente nas infraestruturas de data centers que sustentam a inteligência artificial. Tradicionalmente, a criação de ‘frequency combs’ — feixes de luz compostos por várias cores ordenadas — exige lasers volumosos e caros, limitando sua adoção. O grupo de Lipson investiga há anos em soluções para lidar com esses desafios, visando reduzir custos e aumentar a eficiência energética dessas infraestruturas críticas.
Resultados e Metodologia
A pesquisa partiu de uma indagação fundamental: qual seria o laser mais potente possível de ser embutido em um chip? Optando por diodos de laser multimodo, conhecidos por sua aplicação em dispositivos médicos e ferramentas de corte, os pesquisadores enfrentaram o desafio de “limpar” um feixe inicialmente ruidoso para usos de alta precisão. Integrar esse tipo de laser a chips de silício, cujos caminhos ópticos têm dimensões de micrômetros a centenas de nanômetros, exigiu técnicas sofisticadas de engenharia óptica.
“Usamos algo chamado mecanismo de bloqueio para purificar essa fonte poderosa, porém muito barulhenta, de luz.”
(“We used something called a locking mechanism to purify this powerful but very noisy source of light.”)— Andres Gil-Molina, Engenheiro Principal, Xscape Photonics
Através do método de bloqueio mencionado, a equipe conseguiu aumentar a coerência do feixe, tornando-o estável e preciso. O chip, então, utiliza propriedades ópticas não lineares para dividir o feixe em dezenas de cores uniformemente espaçadas — um frequency comb — viabilizando o envio simultâneo de múltiplos fluxos de dados sem interferência entre as cores.
“A tecnologia que desenvolvemos transforma um laser muito potente em dezenas de canais limpos e potentes diretamente em um chip. Isso pode substituir racks de lasers individuais por um único dispositivo compacto, reduzindo custos e economizando espaço.”
(“The technology we’ve developed takes a very powerful laser and turns it into dozens of clean, high-power channels on a chip. That means you can replace racks of individual lasers with one compact device, cutting cost, saving space, and opening the door to much faster, more energy-efficient systems.”)— Andres Gil-Molina, Engenheiro Principal, Xscape Photonics
Implicações e Próximos Passos
O avanço chega em um momento crucial, dado o crescimento explosivo no processamento de IA e a consequente pressão sobre as redes de transmissão nos data centers. A possibilidade de multiplexar muitos canais ópticos em um único chip pode acelerar significativamente a transferência de dados e reduzir o consumo energético.
Segundo Lipson, o uso de frequency combs miniaturizados poderá não apenas revolucionar data centers, mas também viabilizar espectrômetros portáteis, relógios ópticos ultraprecisos, sistemas quânticos compactos e sensores LiDAR avançados.
“Esta pesquisa marca mais um marco na nossa missão de avançar a fotônica de silício.”
(“This research marks another milestone in our mission to advance silicon photonics.”)— Michal Lipson, Professora de Engenharia Elétrica, Universidade Columbia
Especialistas apontam que a democratização dessa tecnologia financiará novos paradigmas de comunicação óptica e integração em dispositivos cotidianos.
No horizonte, a consolidação dessas soluções tende a estimular tanto a indústria de semicondutores quanto aplicações em áreas como computação quântica e instrumentação portátil. O próximo passo será escalar a produção desses chips mantendo sua eficiência e robustez frente às demandas industriais.
Fonte: (ScienceDaily – Ciência)
