นาโนเทคโนโลยีตอนนี้ - ข่าวประชาสัมพันธ์: การเชื่อมโยงแสงและอิเล็กตรอน

เผยแพร่ซ้ำโดยเพลโต

ผู้ติดตาม: 0

หน้าแรก > ข่าวประชา > การเชื่อมแสงและอิเล็กตรอน

แผนผังของการทดลอง รูปแบบแสง spatiotemporal แบบไม่เชิงเส้นใน microresonator ที่ใช้ชิปโทนิคจะปรับสเปกตรัมของลำแสงอิเล็กตรอนอิสระในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน เครดิต Yang และคณะ ดอย: 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.

เครดิต
ยางและคณะ ดอย: 10.1126/science.adk2489

นามธรรม:
เมื่อแสงส่องผ่านวัสดุ มันมักจะมีพฤติกรรมที่ไม่สามารถคาดเดาได้ ปรากฏการณ์นี้เป็นหัวข้อของการศึกษาทั้งหมดที่เรียกว่า "ทัศนศาสตร์แบบไม่เชิงเส้น" ซึ่งปัจจุบันเป็นส่วนสำคัญของความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและวิทยาศาสตร์ตั้งแต่การพัฒนาเลเซอร์และมาตรวิทยาความถี่แสง ไปจนถึงดาราศาสตร์คลื่นความโน้มถ่วงและวิทยาศาสตร์ข้อมูลควอนตัม

การเชื่อมแสงและอิเล็กตรอน

เมืองโลซาน ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ | โพสต์เมื่อวันที่ 12 มกราคม 2024

นอกจากนี้ ในช่วงไม่กี่ปีมานี้ เราได้เห็นการนำทัศนศาสตร์แบบไม่เชิงเส้นมาใช้ในการประมวลผลสัญญาณแสง โทรคมนาคม การตรวจจับ สเปกโทรสโกปี การตรวจจับแสง และการกำหนดขอบเขต แอปพลิเคชันทั้งหมดนี้เกี่ยวข้องกับการย่อขนาดอุปกรณ์ที่ควบคุมแสงในลักษณะที่ไม่เป็นเชิงเส้นบนชิปขนาดเล็ก ซึ่งช่วยให้สามารถโต้ตอบกับแสงในระดับชิปที่ซับซ้อนได้

ขณะนี้ทีมนักวิทยาศาสตร์ที่ EPFL และสถาบัน Max Plank ได้นำปรากฏการณ์ทางแสงแบบไม่เชิงเส้นมาสู่กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) ซึ่งเป็นกล้องจุลทรรศน์ประเภทหนึ่งที่ใช้อิเล็กตรอนในการถ่ายภาพแทนแสง การศึกษานี้นำโดยศาสตราจารย์ Tobias J. Kippenberg จาก EPFL และศาสตราจารย์ Claus Ropers ผู้อำนวยการสถาบัน Max Planck สำหรับสหสาขาวิชาชีพ ขณะนี้มีการตีพิมพ์ในวารสาร Science

หัวใจของการศึกษานี้คือ “เคอร์โซลิตอน” ซึ่งเป็นคลื่นแสงที่คงรูปร่างและพลังงานไว้ในขณะที่มันเคลื่อนที่ผ่านวัสดุ เหมือนกับคลื่นคลื่นที่ก่อตัวอย่างสมบูรณ์แบบที่เคลื่อนตัวข้ามมหาสมุทร การศึกษานี้ใช้เคอร์โซลิตอนประเภทหนึ่งที่เรียกว่า "กระจาย" ซึ่งเป็นพัลส์แสงที่มีความเสถียรและแปลเป็นภาษาท้องถิ่นซึ่งคงอยู่นานหลายสิบเฟมโตวินาที (หนึ่งในสี่ล้านล้านของวินาที) และก่อตัวขึ้นเองในเครื่องสะท้อนเสียงขนาดเล็ก โซลิตอนเคอร์ที่กระจายตัวยังสามารถโต้ตอบกับอิเล็กตรอนได้ ซึ่งทำให้พวกมันมีความสำคัญต่อการศึกษาครั้งนี้

นักวิจัยได้สร้างโซลิตอนเคอร์ที่กระจายตัวได้ภายในไมโครเรโซเนเตอร์โฟโตนิก ซึ่งเป็นชิปขนาดเล็กที่ดักจับและหมุนเวียนแสงภายในช่องสะท้อนแสง ทำให้เกิดสภาวะที่สมบูรณ์แบบสำหรับคลื่นเหล่านี้ "เราสร้างรูปแบบแสง spatiotemporal แบบไม่เชิงเส้นต่างๆ ใน microresonator ที่ขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์คลื่นต่อเนื่อง" นักวิจัย EPFL Yujia Yang ซึ่งเป็นผู้นำการศึกษานี้อธิบาย “รูปแบบแสงเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กับลำแสงอิเล็กตรอนที่ผ่านชิปโฟโตนิก และทิ้งรอยนิ้วมือไว้ในสเปกตรัมของอิเล็กตรอน”

โดยเฉพาะอย่างยิ่งแนวทางนี้แสดงให้เห็นถึงการมีเพศสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนอิสระกับโซลิตอน Kerr ที่กระจายตัวซึ่งช่วยให้นักวิจัยสามารถตรวจสอบไดนามิกของโซลิตันในช่องไมโครเรโซเนเตอร์และทำการปรับลำแสงอิเล็กตรอนได้เร็วมาก

“ความสามารถของเราในการสร้างโซลิตอน Kerr แบบกระจาย (DKS) ใน TEM ขยายการใช้หวีความถี่ไมโครเรโซเนเตอร์ไปยังดินแดนที่ยังไม่ได้สำรวจ” Kippenberg กล่าว "ปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนกับ DKS สามารถช่วยให้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบเร็วพิเศษที่มีอัตราการทำซ้ำสูงและเครื่องเร่งอนุภาคได้รับพลังจากชิปโฟโตนิกขนาดเล็ก"

Ropers กล่าวเพิ่มเติมว่า "ผลลัพธ์ของเราแสดงให้เห็นว่ากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนอาจเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพในการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงทางแสงแบบไม่เชิงเส้นในระดับนาโน เทคนิคนี้ไม่รุกรานและสามารถเข้าถึงสนาม intracavity ได้โดยตรง ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจฟิสิกส์เชิงแสงแบบไม่เชิงเส้นและการพัฒนาอุปกรณ์โฟโตนิกแบบไม่เชิงเส้น”

ชิปโฟโตนิกถูกประดิษฐ์ขึ้นในศูนย์ MicroNanoTechnology (CMi) และสถาบันฟิสิกส์คลีนรูมที่ EPFL การทดลองได้ดำเนินการที่ห้องปฏิบัติการกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านด้วยความเร็วสูงพิเศษของเกิททิงเงน (UTEM)

ผู้มีส่วนร่วมอื่น ๆ

ศูนย์ EPFL สำหรับวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมควอนตัม

####

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมกรุณาคลิก โปรดคลิกที่นี่เพื่ออ่านรายละเอียดเพิ่มเติม

ติดต่อ:
ติดต่อสื่อ

นิก พาเพจออร์จิโอ
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
สำนักงาน: 41-216-932-105
ติดต่อผู้เชี่ยวชาญ

โทเบียส เจ. คิปเพนเบิร์ก
EPFL
สำนักงาน: +41 21 693 44 28
@EPFL_th
ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับข่าวประชาสัมพันธ์นี้

ลิขสิทธิ์ © Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne

หากคุณมีความคิดเห็นโปรด ติดต่อ เรา

ผู้ออกข่าวประชาสัมพันธ์ไม่ใช่ 7th Wave, Inc. หรือ Nanotechnology Now มีหน้าที่รับผิดชอบต่อความถูกต้องของเนื้อหา แต่เพียงผู้เดียว

บุ๊คมาร์ค: