Nanotechnológia most – Sajtóközlemény: A fény és az elektronok áthidalása

Újra kiadta Platón

Követő: 0

Kezdőlap > nyomja meg > Fény és elektronok áthidalása

A kísérlet vázlata. A fotonikus chip alapú mikrorezonátor nemlineáris spatiotemporális fénymintái egy transzmissziós elektronmikroszkópban modulálják a szabad elektronok spektrumát. CREDIT Yang et al. DOI: 10.1126/science.adk2489

Schematic of the experiment. Nonlinear spatiotemporal light patterns in a photonic chip-based microresonator modulate the spectrum of a beam of free electrons in a transmission electron microscope.

HITEL
Yang et al. DOI: 10.1126/science.adk2489

Absztrakt:
Amikor a fény áthalad egy anyagon, az gyakran kiszámíthatatlan módon viselkedik. Ez a jelenség egy egész „nemlineáris optika” nevű kutatási terület tárgya, amely ma már szerves része a technológiai és tudományos fejlődésnek a lézerfejlesztéstől és az optikai frekvencia-metrológiától a gravitációs hullámcsillagászatig és a kvantuminformáció-tudományig.

A fény és az elektronok áthidalása

Lausanne, Svájc | Feladás dátuma: 12. január 2024

Ezenkívül az elmúlt években nemlineáris optikát alkalmaztak az optikai jelfeldolgozásban, a távközlésben, az érzékelésben, a spektroszkópiában, a fényérzékelésben és a távolságmérésben. Mindezek az alkalmazások magukban foglalják a fényt nemlineáris módon manipuláló eszközök miniatürizálását egy kis chipre, lehetővé téve a komplex fénykölcsönhatások chip-skáláját.

Most az EPFL és a Max Plank Intézet tudósaiból álló csoport nemlineáris optikai jelenségeket hozott létre egy transzmissziós elektronmikroszkópban (TEM), egy olyan mikroszkópban, amely fény helyett elektronokat használ a képalkotáshoz. A tanulmányt Tobias J. Kippenberg professzor az EPFL-től és Claus Ropers professzor, a Max Planck Multidiszciplináris Tudományok Intézetének igazgatója vezette. Jelenleg a Science folyóiratban jelent meg.

A tanulmány középpontjában a „Kerr szolitonok” állnak, olyan fényhullámok, amelyek megtartják alakjukat és energiájukat, miközben áthaladnak egy anyagon, mint egy tökéletesen kialakított szörfhullám, amely áthalad az óceánon. Ez a tanulmány egy bizonyos típusú Kerr-szolitont, úgynevezett „disszipatív”-t használt, amelyek stabil, lokalizált fényimpulzusok, amelyek több tíz femtoszekundumig (a másodperc kvadrilliód része) tartanak, és spontán módon alakulnak ki a mikrorezonátorban. A disszipatív Kerr-szolitonok az elektronokkal is kölcsönhatásba léphetnek, ami döntő fontosságúvá tette őket ebben a tanulmányban.

A kutatók disszipatív Kerr szolitonokat hoztak létre egy fotonikus mikrorezonátor belsejében, egy apró chipben, amely megfogja és keringeti a fényt egy visszaverő üregben, tökéletes feltételeket teremtve ezeknek a hullámoknak. "Különféle nemlineáris tér-időbeli fénymintákat hoztunk létre a mikrorezonátorban, amelyet egy folytonos hullámú lézer hajtott végre" - magyarázza Yujia Yang, az EPFL kutatója, a tanulmány vezetője. "Ezek a fényminták kölcsönhatásba léptek a fotonikus chip mellett elhaladó elektronsugárral, és ujjlenyomatokat hagytak az elektronspektrumban."

Konkrétabban, a megközelítés bemutatta a szabad elektronok és a disszipatív Kerr-szolitonok közötti kapcsolódást, amely lehetővé tette a kutatóknak, hogy megvizsgálják a szoliton dinamikáját a mikrorezonátor üregében, és ultragyors modulációt hajtsanak végre az elektronsugarak között.

„Az a képességünk, hogy disszipatív Kerr-szolitonokat [DKS] generáljunk egy TEM-ben, kiterjeszti a mikrorezonátor-bázis frekvenciafésűk használatát feltáratlan területekre” – mondja Kippenberg. "Az elektron-DKS kölcsönhatás nagy ismétlési sebességű ultragyors elektronmikroszkópiát és egy kis fotonikus chip által megerősített részecskegyorsítókat tesz lehetővé."

Ropers hozzáteszi: „Eredményeink azt mutatják, hogy az elektronmikroszkópia hatékony technika lehet a nanoméretű nemlineáris optikai dinamika vizsgálatára. Ez a technika nem invazív, és képes közvetlenül hozzáférni az üreges mezőhöz, ami kulcsfontosságú a nemlineáris optikai fizika megértéséhez és a nemlineáris fotonikus eszközök fejlesztéséhez.

A fotonikus chipeket az EPFL MicroNanoTechnology Centerében (CMi) és az Institute of Physics tisztaterében gyártották. A kísérleteket a göttingeni ultragyors transzmissziós elektronmikroszkópos (UTEM) laboratóriumban végezték.

Egyéb közreműködők

EPFL Kvantumtudományi és Mérnöki Központ

####

További információért kattintson a gombra itt

Elérhetőségek:
Media Contact

Nik Papageorgiou
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
Iroda: 41-216-932-105
Szakértői kapcsolattartó

Tobias J. Kippenberg
EPFL
Iroda: +41 21 693 44 28
@EPFL_en
Bővebben erről a híradásról

Ha van észrevétele, kérem Kapcsolat minket.

A tartalom pontosságáért kizárólag a sajtóközlemények kiadói felelősek, nem pedig a 7th Wave, Inc. vagy a Nanotechnology Now.

Könyvjelző: