Nanotechnology Now - Pressmeddelande: Bridging Light And Electrons

Återutgiven av Platon

anhängare: 0

Hem > Presse > Överbryggande ljus och elektroner

Schematisk över experimentet. Icke-linjära spatiotemporala ljusmönster i en fotonisk chipbaserad mikroresonator modulerar spektrumet av en stråle av fria elektroner i ett transmissionselektronmikroskop. KREDIT 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.

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

Sammanfattning:
När ljus går genom ett material beter sig det ofta på oförutsägbara sätt. Detta fenomen är föremål för ett helt studieområde som kallas "ickelinjär optik", som nu är en integrerad del av tekniska och vetenskapliga framsteg från laserutveckling och optisk frekvensmetrologi, till gravitationsvågastronomi och kvantinformationsvetenskap.

Överbryggande ljus och elektroner

Lausanne, Schweiz | Postat den 12 januari 2024

Dessutom har de senaste åren sett olinjär optik tillämpad inom optisk signalbehandling, telekommunikation, avkänning, spektroskopi, ljusdetektion och avståndsavstånd. Alla dessa applikationer involverar miniatyrisering av enheter som manipulerar ljus på olinjära sätt på ett litet chip, vilket möjliggör komplexa ljusinteraktioner i chip-skala.

Nu har ett team av forskare vid EPFL och Max Plank Institute fört in olinjära optiska fenomen i ett transmissionselektronmikroskop (TEM), en typ av mikroskop som använder elektroner för avbildning istället för ljus. Studien leddes av professor Tobias J. Kippenberg vid EPFL och professor Claus Ropers, chef för Max Planck Institute for Multidisciplinary Sciences. Den är nu publicerad i Science.

Kärnan i studien är "Kerr solitons", vågor av ljus som håller sin form och energi när de rör sig genom ett material, som en perfekt formad surfvåg som reser över havet. Denna studie använde en speciell typ av Kerr-solitoner som kallas "dissipativa", som är stabila, lokaliserade ljuspulser som varar tiotals femtosekunder (en kvadrilliondels sekund) och bildas spontant i mikroresonatorn. Dissipativa Kerr-solitoner kan också interagera med elektroner, vilket gjorde dem avgörande för denna studie.

Forskarna bildade dissipativa Kerr-solitoner inuti en fotonisk mikroresonator, ett litet chip som fångar och cirkulerar ljus inuti en reflekterande hålighet, vilket skapar de perfekta förhållandena för dessa vågor. "Vi genererade olika olinjära spatiotemporala ljusmönster i mikroresonatorn som drivs av en kontinuerlig våglaser", förklarar EPFL-forskaren Yujia Yang, som ledde studien. "Dessa ljusmönster interagerade med en elektronstråle som passerade förbi fotonchipet och lämnade fingeravtryck i elektronspektrumet."

Specifikt visade tillvägagångssättet kopplingen mellan fria elektroner och dissipativa Kerr-solitoner, vilket gjorde det möjligt för forskarna att undersöka solitons dynamik i mikroresonatorns kavitet och utföra ultrasnabb modulering av elektronstrålar.

"Vår förmåga att generera dissipativa Kerr-solitoner [DKS] i en TEM utökar användningen av mikroresonatorbaserade frekvenskammar till outforskade territorier", säger Kippenberg. "Elektron-DKS-interaktionen kan möjliggöra ultrasnabb elektronmikroskopi med hög upprepningshastighet och partikelacceleratorer som drivs av ett litet fotonchip."

Ropers tillägger: "Våra resultat visar att elektronmikroskopi kan vara en kraftfull teknik för att undersöka olinjär optisk dynamik i nanoskala. Den här tekniken är icke-invasiv och kan direkt komma åt intrakavitetsfältet, nyckeln till att förstå olinjär optisk fysik och utveckla olinjära fotoniska enheter."

De fotoniska chipsen tillverkades i Center of MicroNanoTechnology (CMi) och Institute of Physics renrum vid EPFL. Experimenten utfördes vid Göttingen Ultrafast Transmission Electron Microscopy (UTEM) Lab.

Andra bidragsgivare

EPFL Center for Quantum Science and Engineering

####

För mer information, klicka på här.

Kontaktpersoner:
Media Kontakt

Nik Papageorgiou
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
Kontor: 41-216-932-105
Expertkontakt

Tobias J. Kippenberg
EPFL
Kontor: +41 21 693 44 28
@EPFL_sv
Mer om detta nyhetsmeddelande

Om du har en kommentar, snälla Kontakta oss oss.

Emittenter av nyhetsmeddelanden, inte 7th Wave, Inc. eller Nanotechnology Now, är ensamma ansvariga för innehållets noggrannhet.

Bokmärke: