Investindo no Futuro: O Programa Jovens Pesquisadores - Fapesp
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TEc <strong>no</strong> lo gIA<br />
Óp ti ca<br />
con tro le fi<strong>no</strong> das on das lu mi <strong>no</strong> sas<br />
Equipe da USP ganha<br />
prêmio internacional<br />
com pesquisa inédita<br />
Brasil começa a desempe<br />
O nhar um papel relevante na<br />
pesquisa em óptica difrativa. Esse<br />
segmento da Física usa técnicas que<br />
modificam um feixe de luz para criar<br />
uma <strong>no</strong>va fonte lumi<strong>no</strong>sa.<br />
com isso é possível desenvolver<br />
tec<strong>no</strong>logias para fabricar<br />
<strong>no</strong>vos microcircuitos optoeletrônicos,<br />
como foto detectores<br />
de câmaras fotográficas digitais,<br />
além de confeccionar<br />
ho logramas im pressos em cartões<br />
de crédito, por exemplo,<br />
ou ainda criar imagens artísticas<br />
e publicitárias.<br />
O reconhecimento internacional<br />
nessa área foi para um<br />
trabalho em conjunto de dois<br />
grupos de pesquisadores, um<br />
da Escola de Engenharia Elétrica<br />
de São carlos (EESc) e outro da<br />
Escola politécnica, ambos da<br />
Universidade de São paulo (USp).<br />
Eles ganharam, em junho, o primeiro<br />
lugar na categoria Divisão<br />
artística da versão 2000 do<br />
Diffractive Beauty Contest (concurso<br />
de Beleza Difrativa), realizado<br />
em Quebec, <strong>no</strong> canadá, e promovido<br />
pela Optical Society of america<br />
(OSa). O trabalho intitulado Elemento<br />
Óptico Difrativo com Modulação de<br />
Amplitude Complexa foi coordenado<br />
pelo professor Luiz Gonçalves Neto,<br />
docente das duas escolas.<br />
Os dois grupos estudam os<br />
Elementos Ópticos Difrativos (EODs),<br />
que são superfícies ópticas com microrrelevos<br />
capazes de modificar as<br />
propriedades de um feixe de luz por<br />
meio do atraso de sua propagação <strong>no</strong><br />
44 • JULHO DE 2000 • PESQUISA FAPESP<br />
miguel boyAyAn<br />
espaço. O controle da luz, nesse caso,<br />
é realizado pelos microrrelevos gravados<br />
na superfície do EOD que funcionam<br />
como obstáculos para o feixe<br />
lumi<strong>no</strong>so. Essa é a principal diferença<br />
entre elas e as lentes comuns que<br />
têm superfícies lisas produzidas por<br />
abrasão ou polimento.<br />
O dispositivo mostrado <strong>no</strong> canadá<br />
proporcio<strong>no</strong>u as melhores imagens<br />
geradas até aquele evento com essa<br />
tec<strong>no</strong>logia, além de a equipe ter de<br />
A qua li da de des sa ima gem apre sen ta da <strong>no</strong> Ca na dá foi iné di ta e va leu um pri mei ro lu gar<br />
monstrado capacidade intelectual e<br />
tec<strong>no</strong>lógica para elaborar os EODs.<br />
No evento, o grupo também apresentou<br />
<strong>no</strong>vas propostas de cálculos para<br />
a confecção desses dispositivos.<br />
Entre filas e patentes - a i<strong>no</strong>vadora<br />
técnica desenvolvida e reconhecida<br />
<strong>no</strong> concurso da OSa foi materializada<br />
na projeção de duas imagens, uma<br />
borboleta e uma cabeça de águia, com<br />
a utilização de um feixe de luz laser.<br />
Elas chamaram a atenção do público<br />
especializado presente na mostra,<br />
provocando até a formação de uma<br />
fila para a observação das imagens.<br />
Depois desse sucesso <strong>no</strong> canadá,<br />
Gonçalves começou a preparar um<br />
pedido de patente para os <strong>no</strong>vos<br />
EODs e a publicação dos resultados<br />
nas revistas Op tics Photonics News e<br />
Applied Optics, editadas pela Optical<br />
Society of america.<br />
O desenvolvimento de todo esse<br />
processo conta com recursos da Fa<br />
pESp para o projeto Implementação<br />
de Miroelementos Ópticos Difrativos,<br />
que se desenvolve <strong>no</strong> âmbito do<br />
programa <strong>Jovens</strong> pesquisadores, com<br />
o aporte financeiro de R$ 32 mil e<br />
US$ 33 mil. Esse programa oferece<br />
financiamento para auxílio de infraestrutura<br />
e bolsas para pesquisadores<br />
recémsaídos do doutorado que demonstrem<br />
competência para conduzir<br />
projetos de pesquisa. Outra função<br />
do programa é abrir <strong>no</strong>vas áreas de<br />
pesquisa e ajudar a inserir o <strong>no</strong>vo pes<br />
miguel boyAyAn<br />
quisador nas tradicionais instituições<br />
acadêmicas. com isso o programa<br />
possibilita a criação de <strong>no</strong>vos núcleos<br />
de estudo, como os dois grupos que<br />
estudam óptica difrativa em São<br />
carlos e na poli, em São paulo.<br />
Gonçalves chefia há três a<strong>no</strong>s<br />
o Grupo de Microóptica, da EESc.<br />
ali, sob sua orientação, um grupo<br />
de pesquisadores iniciou, há dois<br />
a<strong>no</strong>s, projetos de pósgraduação<br />
nessa área. Entre eles, patrícia cardona<br />
e Giu seppe ciri<strong>no</strong>. par ticipam<br />
também como coordenadores os<br />
professores Ronaldo Do mingues<br />
Manzza<strong>no</strong> e patrick Ver donck, do<br />
Laboratório de Sistemas integráveis<br />
da poliUSp.<br />
A luz la ser (à es quer da) atra ves sa<br />
os ele men tos Óp ti cos Di fra ti vos<br />
(à di rei ta) onde ela é mo di fi ca da<br />
para for mar ima gens de se ja das<br />
Alumínio nas placas - Foi trabalhando<br />
com técnicas e ferramentas<br />
que possibilitam o controle dessas<br />
ondas que Gonçalves chegou à formulação<br />
de algo <strong>no</strong>vo. “Elementos<br />
Ópticos Difrativos são conhecidos<br />
há pelo me<strong>no</strong>s 25 a<strong>no</strong>s. a <strong>no</strong>vidade<br />
que descobrimos foi a formulação<br />
de um jeito <strong>no</strong>vo de aplicar alumínio<br />
nas placas dos EODs. Essa i<strong>no</strong>vação<br />
provocou uma grande diferença com<br />
as tec<strong>no</strong>logias existentes até aqui.<br />
conseguimos uma forma de controlar<br />
não apenas a modulação da fase<br />
de uma frente de luz, mas também,<br />
de forma simultânea, a modulação<br />
de sua amplitude (modulação da<br />
intensidade lumi<strong>no</strong>sa)”, informa<br />
Gonçalves.<br />
Frente de luz ou frente de onda<br />
é um conceito em óptica que descreve<br />
as superfícies formadas pela<br />
junção de pontos <strong>no</strong> espaço com<br />
uma mesma fase (atraso da luz em<br />
relação a uma referência <strong>no</strong> espaço).<br />
Já a difração é a interação (desvio)<br />
das frentes de onda com obstáculos,<br />
que são os microrrelevos<br />
existentes na superfície dos EODs,<br />
de dimensões próximas a um comprimento<br />
de onda. Uma aplicação<br />
potencial desses conceitos que se<br />
materializam nas pesquisas dos dois<br />
grupos da USp é a possibilidade de<br />
miguel boyAyAn<br />
melhorar a qualidade dos telescópios<br />
ópticos.<br />
a ampliação do estudo e da aplicação<br />
da óptica difrativa <strong>no</strong> desenvolvimento<br />
tec<strong>no</strong>lógico industrial<br />
tem causado uma procura crescente<br />
por pesquisadores e por projetos saídos<br />
de núcleos avançados de pesquisa.<br />
Uma grande empresa multinacional,<br />
por exemplo, procurou o<br />
Laboratório do Grupo de Óptica da<br />
EEScUSp para estudar possíveis<br />
aplicações dos <strong>no</strong>vos métodos de difração<br />
das ondas de luz. Uma boa<br />
idéia nessa área é capaz de eco<strong>no</strong>mizar<br />
alguns milhares de dólares. “a<br />
óptica difrativa contém tec<strong>no</strong>logias<br />
<strong>no</strong>vas que eliminam etapas <strong>no</strong> processo<br />
de construção de elementos<br />
ópticos”, afirma o professor.<br />
Razão estratégica - O primeiro<br />
trabalho nesse campo foi publicado,<br />
em 1965, pelo <strong>no</strong>rteamerica<strong>no</strong><br />
alfred Lohman, que utilizou esses<br />
princípios na realização de hologramas<br />
por computador. Mais tarde, o<br />
gover<strong>no</strong> america<strong>no</strong> decidiu investir<br />
recursos nessa área por razões estratégicas,<br />
sobretudo bélicas, na adoção<br />
de visão artificial mais precisa<br />
para a interceptação de alvos por<br />
meio de mísseis. “Hoje, a indústria<br />
óptica e a eletrônica de uma maneira<br />
geral começam a utilizar essa<br />
tec<strong>no</strong>logia”, diz patrícia. Detectores<br />
de distância a laser e até “visão de<br />
robôs” estão sendo implementados<br />
com essa tec<strong>no</strong>logia.<br />
Há centenas de usos para as técnicas<br />
de difração, explica Gonçalves.<br />
todas dependem de um Elemento<br />
Óptico Difrativo. Na forma bruta, esse<br />
dispositivo parece uma bolacha<br />
redonda de vidro. Mas são muito mais<br />
do que aparentam conter. São lâminas<br />
redondas de dióxido de silício, com<br />
espessura de 1 milímetro, sobre as<br />
quais são gravadas informações em<br />
medidas extremamente reduzidas,<br />
que obedecem a especificações determinadas<br />
em mícrons, proporcionais<br />
ao comprimento de onda utilizado.<br />
“por ser necessário introduzir apenas<br />
um atraso de fase em cada região da<br />
frente de luz incidente, os Elementos<br />
Ópticos Difrativos são mais fi<strong>no</strong>s e<br />
leves do que todo material com característica<br />
refrativa, como as lentes co<br />
PESQUISA FAPESP • JULHO DE 2000 • 45