Нанотехнологии сегодня - Пресс-релиз: Соединяя свет и электроны

Переиздано Платоном

Читают: 0

Главная > Нажмите > Соединение света и электронов

Схема эксперимента. Нелинейные пространственно-временные структуры света в микрорезонаторе на основе фотонного чипа модулируют спектр пучка свободных электронов в просвечивающем электронном микроскопе.

КРЕДИТ
Ян и др. 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.

КРЕДИТ
Ян и др. DOI: 10.1126/science.adk2489.

Абстрактные:
Когда свет проходит через материал, он часто ведет себя непредсказуемо. Это явление является предметом целой области исследований под названием «нелинейная оптика», которая сейчас является неотъемлемой частью технологических и научных достижений от разработки лазеров и метрологии оптических частот до гравитационно-волновой астрономии и квантовой информатики.

Соединение света и электронов

Лозанна, Швейцария | Опубликовано 12 января 2024 г.

Кроме того, в последние годы нелинейная оптика применяется в оптической обработке сигналов, телекоммуникациях, зондировании, спектроскопии, обнаружении света и определении дальности. Все эти приложения предполагают миниатюризацию устройств, которые нелинейно манипулируют светом, на небольшом чипе, что обеспечивает сложные взаимодействия света в масштабе чипа.

Теперь группа ученых из EPFL и Института Макса Планка привнесла нелинейные оптические явления в просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ), тип микроскопа, в котором для получения изображений вместо света используются электроны. Исследование возглавили профессор Тобиас Дж. Киппенберг из EPFL и профессор Клаус Роперс, директор Института междисциплинарных наук Макса Планка. Сейчас оно опубликовано в журнале Science.

В основе исследования лежат «солитоны Керра», волны света, которые сохраняют свою форму и энергию при движении через материал, подобно идеально сформированной волне прибоя, путешествующей по океану. В этом исследовании использовался особый тип солитонов Керра, называемый «диссипативными», которые представляют собой стабильные локализованные импульсы света, которые длятся десятки фемтосекунд (квадриллионная доля секунды) и спонтанно формируются в микрорезонаторе. Диссипативные солитоны Керра также могут взаимодействовать с электронами, что сделало их крайне важными для данного исследования.

Исследователи сформировали диссипативные солитоны Керра внутри фотонного микрорезонатора, крошечного чипа, который улавливает и циркулирует свет внутри отражающей полости, создавая идеальные условия для этих волн. «Мы генерировали различные нелинейные пространственно-временные структуры света в микрорезонаторе, управляемом лазером непрерывного действия», — объясняет исследователь EPFL Юйцзя Ян, возглавлявший исследование. «Эти световые узоры взаимодействовали с пучком электронов, проходящим мимо фотонного чипа, и оставляли отпечатки пальцев в электронном спектре».

В частности, этот подход продемонстрировал связь между свободными электронами и диссипативными солитонами Керра, что позволило исследователям исследовать динамику солитонов в полости микрорезонатора и выполнять сверхбыструю модуляцию электронных пучков.

«Наша способность генерировать диссипативные солитоны Керра [DKS] в ПЭМ расширяет возможности использования частотных гребенок на основе микрорезонаторов на неизведанные территории», — говорит Киппенберг. «Взаимодействие электрона и DKS может обеспечить сверхбыструю электронную микроскопию с высокой частотой повторения и ускорители частиц на базе небольшого фотонного чипа».

Роперс добавляет: «Наши результаты показывают, что электронная микроскопия может стать мощным методом исследования нелинейной оптической динамики на наноуровне. Этот метод неинвазивный и обеспечивает прямой доступ к внутрирезонаторному полю, что является ключом к пониманию нелинейной оптической физики и разработке нелинейных фотонных устройств».

Фотонные чипы были изготовлены в Центре микронанотехнологий (CMi) и чистой комнате Института физики EPFL. Эксперименты проводились в Гёттингенской лаборатории сверхбыстрой просвечивающей электронной микроскопии (UTEM).

Другие участники

Центр квантовой науки и техники EPFL

####

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, нажмите здесь

Контактная информация:
Контактная информация для СМИ

Ник Папагеоргиу
Федеральная политехническая школа Лозанны
Офис: 41-216-932-105
Контакт с экспертом

Тобиас Дж. Киппенберг
EPFL
Кабинет: +41 21 693 44
@EPFL_ru
Подробнее об этом пресс-релизе

Если у вас есть комментарий, пожалуйста Контакты нас.

Издатели новостных выпусков, а не 7th Wave, Inc. или Nanotechnology Now, несут единоличную ответственность за точность содержания.

Закладка: