Linhas de Pesquisa
Esta linha de pesquisa abrange desde o estudo de propriedades básicas até o desenvolvimento de produtos e processos nas grandes famílias de materiais utilizados hoje nos dispositivos mais comuns no panorama das aplicações fotônicas. Não há como negar os avanços obtidos nas diversas tecnologias atuais com o uso disseminado de dispositivos baseados seja em materiais dielétricos (fibras óticas, guias de onda, moduladores eletro-óticos e acusto-óticos, multiplexadores por divisão de comprimento de onda, ...), em materiais semicondutores optoeletrônicos (LED, LASERS, fotodetectores, CCDs, guias de onda, amplificadores e modulares semicondutores ...), em materiais químicos ordenados (LCD) ou mesmo materiais específicos, os denominados “optrodos (optrodes)” - produtos cujas propriedades óticas dependem da interação com um agente químico, biológico ou molecular .
Os materiais de natureza semicondutora são, por exemplo, os constituintes básicos de praticamente todos os nossos componentes de transmissão e recepção em sistemas avançados de comunicação, encontram-se distribuídos em produtos de consumo tais como monitores, câmaras de foto e vídeo, iluminação de segurança, sensores, instrumentação e sistemas de controle.
Por outro lado, os dispositivos fotônicos baseados em materiais dielétricos são os componentes fundamentais que permitiram o desenvolvimento das comunicações por fibra ótica, responsáveis pela quase totalidade da transmissão de informação (voz, vídeo, dados, internet e web) nos dias de hoje.
Com o desenvolvimento das chamadas “nanotecnologias” tais materiais dielétricos, acrescidos das nanopartículas metálicas, terão papel fundamental não só nas técnicas de produção de dispositivos, mas também na proposição e realização de novas classes de componentes baseados em tais dispositivos.
Nesse contexto uma vertente desta linha de pesquisa visa o estudo de materiais dielétricos para o desenvolvimento de dispositivos fotônicos neles baseados, tais como guias de onda óticos, fibras óticas e estruturas induzidas por processos óticos, bem como - em conexão a projetos na linha de pesquisa – sua aplicação em sensores, instrumentos e comunicação.
A outra vertente, de menor dimensão no momento, visa o estudo e desenvolvimento de dispositivos baseados em semicondutores optoleletrônicos, certamente a tecnologia com maior penetração no atual mercado de instrumentos, equipamentos e produtos do mercado consumidor. Também nesse caso existe conexão com projetos na outra área de concentração devido à realização de estruturas e dispositivos optoeletrônicos ou das aplicações pretendidas.
Esta linha de pesquisa caracteriza-se também pela maior proximidade de ciências básicas (Física, Química, Materiais) àquelas com maior cunho aplicado (Engenharias Elétrica, Biomédica, Mecânica e Materiais, Cívil...), tendo a transdisciplinaridade como condição necessária para a compreensão das propriedades dos materiais, dos processos constitutivos e de suas aplicações.
Esta linha de pesquisa visa o estudo, proposição, desenvolvimento e caracterização de estruturas e dispositivos fotônicos para uso em Engenharias, particularmente Elétrica. Sua importância é notória tendo em vista que os sistemas mais complexos baseiam-se fundamentalmente em dispositivos isolados (mesmo quando a técnica de produção os integra em elementos de alta densidade) e nas suas propriedades fundamentais. Esta área tem ainda maior importância nos dias de hoje, onde os dispositivos utilizados em geral foram descobertos há mais de duas décadas (grande parte deles em dispositivos fotônicos) devido ao contínuo maior foco na área sistêmica, que já ocorre desde o final dos anos 80 do século passado em todas as engenharias e mesmo em algumas ciências básicas.
Os projetos desta linha de pesquisa focalizam estruturas e dispositivos fotônicos em aplicações que hoje apresentam enorme impacto em diversas tecnologias e no respectivo setor, tal como telecomunicações, biomedicina e instrumentação para controle e automação industrial.
Na atual proposta esta linha tem maior desdobramento (em projetos) do que a anterior devido aos aspectos históricos de formação dos grupos de pesquisa na UTFPR, onde aquele de Dispositivos Fotônicos e Aplicações (um dos primeiros constituídos com base em pesquisador com maior experiência) conseguiu agregar docentes de vários departamentos em torno de projetos de pesquisa comuns. Entretanto, pode-se observar que existem resultados anteriores de trabalhos conjunto envolvendo outras linhas de pesquisa propostas no programa.
Uma linha de pesquisa particular visa o estudo, desenvolvimento e análise de desempenho de sistemas e subsistemas, baseados em componentes fotônicos, para comunicações óticas avançadas, incluindo sistemas multi-gigabit/s, redes óticas passivas, sistemas CWDM, redes óticas transparentes, roteamento e multiplexação óticos.Esta linha decorre historicamente da grande importância que as comunicações óticas impuseram ao setor de comunicações, incluindo a mudança de paradigmas trazida pela disseminação dos serviços de rede em escala mudial pelo fato de a tecnologia atender a alta demanda de tráfego.
Dispositivos fotônicos ligados às outras duas linhas de pesquisa são hoje integrantes essenciais dos sistemas de comunicações óticos desde o meio de propagação à geração e detecção do sinal, multiplexação de canais em diferentes comprimentos de onda para transmissão por uma mesma fibra ótica e mesmo na amplificação do sinal mediante as fibras dopadas em Erbio ou por meio de espalhamento Raman ao longo da fibra de transmissão.
O controle de sinais óticos ao longo do sistema de transmissão dá origem a outro grupo de dispositivos de interesse e que utilizam efeitos baseados no controle de alguns parâmetros de redes de Bragg em fibra óptica. Um exemplo é o controle espectral em filtros em redes de Bragg por meio de pulsos acústicos rápidos, visando o deslocamento do espectro para outra região de interesse. Outro exemplo está relacionado com a aplicação de tensão e compressão em uma rede de Bragg para deslocar o comprimento de onda para outra região de interesse. Esse tipo de trabalho pode ser desenvolvido tanto com as fibras convencionais como com a nova classe de fibras microestruturadas. Este fato liga esta linha de pesquisa àquelas duas anteriores de forma direta.