Chip da TDK controla cores laser por tensão e poderia cortar 75% da energia

Os óculos inteligentes têm um problema de ecrã que o seu tamanho torna difícil de resolver. O varrimento por feixe laser dispensa uma grelha fixa de píxeis: um espelho desloca um laser pelo campo de visão e constrói a imagem ponto a ponto. Para tornar essa imagem mais nítida sem aumentar a ótica, é preciso mudar de cor mais depressa, e os sistemas atuais têm dificuldade em alterar a cor do laser de forma rápida e eficiente. Uma equipa liderada por Yasuhiro Takagi, da TDK Corporation, experimentou uma forma diferente de a controlar.

Os sistemas convencionais definem o brilho de cada cor alterando a corrente elétrica que alimenta o díodo laser. Este processo é lento: a modulação por corrente direta tem uma largura de banda mais estreita do que a modulação ótica externa, o que limita a rapidez com que as cores podem mudar e, por consequência, a resolução que se pode atingir. Além disso, os díodos laser têm de ultrapassar uma corrente limiar antes de emitirem luz suficiente, o que aumenta o consumo de energia. O chip de Takagi deixa os lasers como estão. Tensões aplicadas a uma fina película de niobato de lítio, um material cujas propriedades ópticas podem ser controladas eletricamente, definem a intensidade da luz vermelha, verde e azul antes de as três se combinarem. Cada cor atravessa um interferómetro Mach-Zehnder, uma estrutura que divide a luz e a recombina de modo que uma tensão determina a quantidade que passa, e um multiplexador feito de guias de onda de niobato de lítio reúne as cores num único feixe.

Nas experiências, os investigadores controlaram os canais de cor através da tensão, e a combinação destes produziu uma saída a cores completas. O dispositivo foi também integrado com um espelho de varrimento MEMS, um pequeno espelho mecânico, para demonstrar o seu potencial num sistema de varrimento laser real. O chip atingiu uma largura de banda de modulação de 10 gigahertz, que os investigadores consideram suficiente para a resolução 4K e superiores. Relatam também que o consumo total de energia poderia descer mais de 75 % em comparação com a abordagem convencional. Como o circuito fotónico controla a intensidade da luz, deixam de ser necessários os filtros de densidade neutra que atenuam o excesso de potência do laser.

Para o utilizador, a promessa é uma imagem mais nítida, num ecrã que gasta menos energia, dentro de uma armação que continua pequena. Os primeiros beneficiários seriam os fabricantes de óculos inteligentes, que poderiam integrar menos componentes óticos para chegar a este resultado. As fontes não indicam qualquer calendário, e trata-se de uma demonstração de laboratório: o próximo passo da equipa é reduzir as perdas ópticas que ocorrem quando a luz atravessa os guias de onda de niobato de lítio e quando as cores são combinadas. Perdas menores, argumentam os investigadores, reforçariam a viabilidade de incorporar este tipo de circuito em ecrãs portáteis compactos.