Nanotechnologia teraz – Komunikat prasowy: Łączenie światła i elektronów

Opublikowane ponownie przez Plato

Obserwuje: 0

Strona główna > Naciśnij przycisk > Łączenie światła i elektronów

Schemat eksperymentu. Nieliniowe czasoprzestrzenne wzory światła w mikrorezonatorze opartym na chipie fotonicznym modulują widmo wiązki wolnych elektronów w transmisyjnym mikroskopie elektronowym. CREDIT Yang i in. 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.

KREDYT
Yang i in. DOI: 10.1126/science.adk2489

Abstrakcyjny:
Światło przechodzące przez materiał często zachowuje się w nieprzewidywalny sposób. Zjawisko to jest przedmiotem całego obszaru badań zwanego „optyką nieliniową”, który jest obecnie integralną częścią postępu technologicznego i naukowego, od rozwoju laserów i optycznej metrologii częstotliwości, po astronomię fal grawitacyjnych i informatykę kwantową.

Mostkowanie światła i elektronów

Lozanna, Szwajcaria | Opublikowano 12 stycznia 2024 r

Ponadto w ostatnich latach optyka nieliniowa znalazła zastosowanie w przetwarzaniu sygnałów optycznych, telekomunikacji, wykrywaniu, spektroskopii, detekcji światła i określaniu odległości. Wszystkie te zastosowania obejmują miniaturyzację urządzeń, które manipulują światłem w sposób nieliniowy na małym chipie, umożliwiając złożone interakcje światła w skali chipa.

Teraz zespół naukowców z EPFL i Instytutu Maxa Planka wprowadził nieliniowe zjawiska optyczne do transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM), rodzaju mikroskopu, który zamiast światła wykorzystuje do obrazowania elektrony. Badanie prowadzili profesor Tobias J. Kippenberg z EPFL i profesor Claus Ropers, dyrektor Instytutu Nauk Multidyscyplinarnych Maxa Plancka. Obecnie ukazał się w czasopiśmie Science.

Sercem badania są „solityny Kerra”, czyli fale światła, które zachowują swój kształt i energię podczas przemieszczania się przez materiał, niczym idealnie uformowana fala surfingowa przemieszczająca się przez ocean. W badaniu tym wykorzystano szczególny typ solitonów Kerra, zwanych „rozpraszającymi”, które są stabilnymi, zlokalizowanymi impulsami światła trwającymi dziesiątki femtosekund (jedna biliardowa sekundy) i tworzącymi się spontanicznie w mikrorezonatorze. Rozpraszające solitony Kerra mogą również oddziaływać z elektronami, co uczyniło je kluczowymi dla tych badań.

Naukowcy utworzyli rozpraszające solitony Kerra w mikrorezonatorze fotonicznym – maleńkim chipie, który wychwytuje i krąży światło wewnątrz odblaskowej wnęki, tworząc idealne warunki dla tych fal. „Wygenerowaliśmy różne nieliniowe czasoprzestrzenne wzorce światła w mikrorezonatorze napędzanym laserem o fali ciągłej” – wyjaśnia Yujia Yang, badaczka z EPFL, która kierowała badaniami. „Te wzory świetlne wchodziły w interakcję z wiązką elektronów przechodzącą obok chipa fotonicznego i pozostawiały odciski palców w widmie elektronów”.

W szczególności podejście to wykazało sprzężenie między swobodnymi elektronami i rozpraszającymi solitonami Kerra, co umożliwiło badaczom zbadanie dynamiki solitonów we wnęce mikrorezonatora i przeprowadzenie ultraszybkiej modulacji wiązek elektronów.

„Nasza zdolność do generowania rozpraszających solitonów Kerra [DKS] w TEM rozszerza zastosowanie grzebieni częstotliwości opartych na mikrorezonatorze na niezbadane terytoria” – mówi Kippenberg. „Interakcja elektron-DKS może umożliwić ultraszybką mikroskopię elektronową o dużej powtarzalności i akceleratory cząstek wyposażone w mały chip fotoniczny”.

Ropers dodaje: „Nasze wyniki pokazują, że mikroskopia elektronowa może być potężną techniką badania nieliniowej dynamiki optycznej w nanoskali. Technika ta jest nieinwazyjna i umożliwia bezpośredni dostęp do pola wewnątrzwnękowego, które jest kluczem do zrozumienia nieliniowej fizyki optycznej i opracowania nieliniowych urządzeń fotonicznych”.

Czipy fotoniczne wytworzono w Centrum MikroNanoTechnologii (CMi) oraz w pomieszczeniu czystym Instytutu Fizyki EPFL. Eksperymenty przeprowadzono w laboratorium ultraszybkiej transmisyjnej mikroskopii elektronowej w Getyndze (UTEM).

Inni współautorzy

Centrum Nauki i Inżynierii Kwantowej EPFL

####

Aby uzyskać więcej informacji, kliknij tutaj

Łączność:
Kontakt dla mediów

Nik Papageorgiou
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
Biuro: 41-216-932-105
Kontakt z ekspertem

Tobiasa J. Kippenberga
EPFL
Biuro: +41 21 693 44 28
@EPFL_pl
Więcej informacji w tym komunikacie prasowym

Prawa autorskie © Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne

Jeśli masz komentarz, proszę Kontakt my.

Wydawcy komunikatów prasowych, a nie 7th Wave, Inc. lub Nanotechnology Now, ponoszą wyłączną odpowiedzialność za dokładność treści.

Zakładka: