Nanotechnology Now - Press Release: Bridging Light And Electrons

Ponovno objavil Platon

Spremljevalci: 0

Domov > Pritisnite > Premostitvena svetloba in elektroni

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.

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

Povzetek:
Ko gre svetloba skozi material, se pogosto obnaša nepredvidljivo. Ta pojav je predmet celotnega področja študija, imenovanega "nelinearna optika", ki je zdaj sestavni del tehnološkega in znanstvenega napredka od razvoja laserjev in meroslovja optičnih frekvenc do astronomije gravitacijskih valov in kvantne informacijske znanosti.

Premostitvena svetloba in elektroni

Lausanne, Švica | Objavljeno 12. januarja 2024

Poleg tega se je v zadnjih letih nelinearna optika uporabljala pri obdelavi optičnih signalov, telekomunikacijah, zaznavanju, spektroskopiji, zaznavanju svetlobe in določanju razdalje. Vse te aplikacije vključujejo miniaturizacijo naprav, ki manipulirajo s svetlobo na nelinearne načine na majhnem čipu, kar omogoča zapletene svetlobne interakcije na ravni čipa.

Zdaj je skupina znanstvenikov na EPFL in Inštitutu Max Plank prinesla nelinearne optične pojave v prenosni elektronski mikroskop (TEM), vrsto mikroskopa, ki za slikanje uporablja elektrone namesto svetlobe. Študijo sta vodila profesor Tobias J. Kippenberg na EPFL in profesor Claus Ropers, direktor Inštituta Max Planck za multidisciplinarne znanosti. Zdaj je objavljen v Science.

V središču študije so »Kerrovi solitoni«, valovi svetlobe, ki obdržijo svojo obliko in energijo, ko se premikajo skozi material, kot je popolnoma oblikovan surf val, ki potuje čez ocean. Ta študija je uporabila posebno vrsto Kerrovih solitonov, imenovanih "disipativni", ki so stabilni, lokalizirani svetlobni impulzi, ki trajajo desetine femtosekund (kvadrilijoninko sekunde) in se spontano tvorijo v mikroresonatorju. Disipativni Kerrovi solitoni lahko medsebojno delujejo tudi z elektroni, zaradi česar so ključni za to študijo.

Raziskovalci so oblikovali disipativne Kerrove solitone znotraj fotoničnega mikroresonatorja, majhnega čipa, ki ujame in kroži svetlobo znotraj odbojne votline, kar ustvarja popolne pogoje za te valove. "Ustvarili smo različne nelinearne prostorsko-časovne svetlobne vzorce v mikroresonatorju, ki ga poganja laser z neprekinjenimi valovi," pojasnjuje raziskovalec EPFL Yujia Yang, ki je vodil študijo. "Ti svetlobni vzorci so vplivali na žarek elektronov, ki je šel mimo fotoničnega čipa, in pustil prstne odtise v elektronskem spektru."

Natančneje, pristop je pokazal sklopitev med prostimi elektroni in disipativnimi Kerrovimi solitoni, kar je raziskovalcem omogočilo sondiranje dinamike solitonov v votlini mikroresonatorja in izvajanje ultrahitre modulacije elektronskih žarkov.

"Naša sposobnost generiranja disipativnih Kerrovih solitonov [DKS] v TEM razširja uporabo mikroresonatorskih baznih frekvenčnih glavnikov na neraziskana ozemlja," pravi Kippenberg. "Interakcija elektron-DKS bi lahko omogočila ultrahitro elektronsko mikroskopijo z visoko hitrostjo ponavljanja in pospeševalnike delcev, ki jih poganja majhen fotonski čip."

Ropers dodaja: »Naši rezultati kažejo, da bi lahko bila elektronska mikroskopija močna tehnika za raziskovanje nelinearne optične dinamike na nanometru. Ta tehnika je neinvazivna in lahko neposredno dostopa do intrakavitetnega polja, ki je ključnega pomena za razumevanje nelinearne optične fizike in razvoj nelinearnih fotonskih naprav.«

Fotonski čipi so bili izdelani v Centru za mikronanotehnologijo (CMi) in v čisti sobi Inštituta za fiziko pri EPFL. Poskusi so bili izvedeni v laboratoriju za ultrahitro transmisijsko elektronsko mikroskopijo (UTEM) v Göttingenu.

Drugi sodelavci

Center za kvantno znanost in inženiring EPFL

####

Za več informacij kliknite tukaj

Kontakt:
Kontakt za medije

Nik Papageorgiou
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
Pisarna: 41-216-932-105
Kontakt strokovnjaka

Tobias J. Kippenberg
EPFL
Pisarna: +41 21 693 44 28
@EPFL_en
Več o tem Sporočilu za javnost

Avtorske pravice © Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne

Če imate komentar, prosim Kontakt nas.

Izdajalci novic, ne 7th Wave, Inc. ali Nanotechnology Now, so izključno odgovorni za točnost vsebine.

Zaznamek: