A potência dos lasers é limitada pela largura de banda do sistema óptico – e isso é exatamente o que acontece quando o tamanho importa. Mas não se trata apenas do tamanho dos cristais no sistema de conversão de frequência de pulso de laser. A pureza dos cristais e a ausência de defeitos não são menos importantes: quanto maior o cristal, maior a probabilidade de contaminação. No entanto, os chineses conseguiram surpreender: desenvolveram um cristal “infravermelho” com 60 mm de diâmetro – o maior conhecido no mundo.
Fonte da imagem: Academia Chinesa de Ciências
Em 2010, cientistas chineses descobriram que a liga cristalina de seleneto de bário e gálio (BGSe) tinha a capacidade de converter a frequência de pulsos de laser no infravermelho próximo em pulsos no infravermelho médio e distante. Isso aumentou o poder de penetração do feixe de laser, permitindo, por exemplo, penetrar na atmosfera mesmo em condições de céu nublado. A síntese de um cristal de tamanho suficientemente grande ajudaria a criar um laser de combate para destruir satélites da Terra, o que se tornou especialmente importante com o advento das redes de transmissão de dados e navegação espaciais.
Na década de 1980, o programa “Guerra nas Estrelas” de Reagan, SDI (Iniciativa de Defesa Estratégica), levou, entre outras coisas, ao desenvolvimento de protótipos de sistemas a laser para destruir mísseis balísticos e satélites em órbita baixa. Em 1997, a Marinha dos EUA testou o laser MIRACL no Campo de Mísseis de White Sands, no Novo México. O objetivo principal era testar a capacidade do laser de destruir um satélite em órbita baixa da Terra. Durante o teste, o sistema óptico começou a absorver e dissipar muita energia, o que levou à fusão de seus componentes. Depois disso, o programa foi encerrado – mas não esquecido.
Segundo pesquisadores chineses, após a primeira publicação sobre as capacidades dos lasers BGSe, ninguém no mundo conseguiu desenvolver uma tecnologia para sintetizar cristais grandes — mas eles conseguiram. Cristais de BGSe supergrandes vêm sendo testados na China há cerca de cinco anos, mas uma publicação sobre o assunto só foi publicada em julho de 2025. Neste artigo, os cientistas descreveram como conseguiram cultivar um cristal de BGSe ultrapuro e sem defeitos com um diâmetro de 60 mm — o maior já relatado na literatura científica.
O processo começa com selênio, bário e gálio ultrapuros colocados em tubos de quartzo sob vácuo. Em seguida, ocorre a chamada etapa de recozimento zonal, ou purificação. Isso funde o material para remover impurezas que são relativamente fáceis de separar no estado líquido. À medida que o fundido desce para a parte mais fria do forno, ocorre a cristalização. A chave para o sucesso é o controle e a retenção ultraprecisos durante o processo de crescimento do cristal.
Conversores de frequência infravermelhos de cristal medindo 10 x 10 x 50 mm foram fabricados a partir do material bruto resultante. Cada centímetro quadrado desse cristal pode suportar um pulso de laser de potência recorde — até 550 MW. O desenvolvimento também promete aplicações civis — por exemplo, na medicina ou em comunicações sem fio.