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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

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