Şimdi Nanoteknoloji - Basın Bülteni: Işık ve Elektronlar Arasında Köprü Kurmak

Plato tarafından yeniden yayınlandı

İzleyiciler: 0

Ana Sayfa > Basın > Işık ve elektronlar arasında köprü kurmak

Deneyin şeması. Fotonik çip tabanlı bir mikrorezonatördeki doğrusal olmayan uzay-zamansal ışık desenleri, transmisyon elektron mikroskobundaki serbest elektron ışınının spektrumunu modüle eder.

KREDİ
Yang ve diğerleri. DOI: 10.1126/science.adk2489

Özet:
Işık bir malzemenin içinden geçtiğinde genellikle öngörülemeyen şekillerde davranır. Bu olgu, artık lazer geliştirme ve optik frekans metrolojisinden, yerçekimsel dalga astronomisine ve kuantum bilgi bilimine kadar teknolojik ve bilimsel ilerlemelerin ayrılmaz bir parçası olan “doğrusal olmayan optik” adı verilen bütün bir çalışma alanının konusudur.

Işık ve elektronlar arasında köprü kurmak

Lozan, İsviçre | 12 Ocak 2024 tarihinde yayınlandı

Ek olarak, son yıllarda optik sinyal işleme, telekomünikasyon, algılama, spektroskopi, ışık algılama ve uzaklık belirleme alanlarında doğrusal olmayan optiklerin uygulandığı görüldü. Tüm bu uygulamalar, ışığı küçük bir çip üzerinde doğrusal olmayan yollarla manipüle eden ve çip ölçeğinde karmaşık ışık etkileşimlerine olanak tanıyan cihazların minyatürleştirilmesini içerir.

Şimdi, EPFL ve Max Plank Enstitüsü'ndeki bilim adamlarından oluşan bir ekip, doğrusal olmayan optik olayları, görüntüleme için ışık yerine elektronları kullanan bir tür mikroskop olan transmisyon elektron mikroskobuna (TEM) getirdi. Çalışma, EPFL'den Profesör Tobias J. Kippenberg ve Max Planck Multidisipliner Bilimler Enstitüsü Direktörü Profesör Claus Ropers tarafından yönetildi. Artık Science dergisinde yayınlanıyor.

Çalışmanın merkezinde, okyanus boyunca ilerleyen mükemmel biçimli bir sörf dalgası gibi, bir malzeme içinde hareket ederken şeklini ve enerjisini koruyan ışık dalgaları olan "Kerr solitonlar" yer alıyor. Bu çalışmada, onlarca femtosaniye (saniyenin katrilyonda biri) süren ve mikrorezonatörde kendiliğinden oluşan sabit, lokalize ışık darbeleri olan, "dağıtıcı" adı verilen özel bir tür Kerr soliton kullanıldı. Enerji tüketen Kerr solitonları elektronlarla da etkileşime girebiliyor, bu da onları bu çalışma için çok önemli kılıyor.

Araştırmacılar, ışığı yansıtıcı bir boşluk içinde yakalayıp dolaştıran ve bu dalgalar için mükemmel koşulları yaratan küçük bir çip olan fotonik bir mikrorezonatörün içinde enerji tüketen Kerr solitonları oluşturdular. Çalışmayı yöneten EPFL araştırmacısı Yujia Yang, "Mikrorezonatörde sürekli dalga lazeri tarafından yönlendirilen çeşitli doğrusal olmayan uzay-zamansal ışık modelleri oluşturduk" diye açıklıyor. "Bu ışık desenleri, fotonik çipten geçen bir elektron ışınıyla etkileşime girdi ve elektron spektrumunda parmak izleri bıraktı."

Spesifik olarak bu yaklaşım, serbest elektronlar ile enerji tüketen Kerr solitonları arasındaki bağlantıyı gösterdi; bu da araştırmacıların mikrorezonatör boşluğundaki soliton dinamiklerini araştırmasına ve elektron ışınlarının ultra hızlı modülasyonunu gerçekleştirmesine olanak sağladı.

Kippenberg, "Bir TEM'de enerji tüketen Kerr solitonları [DKS] üretme yeteneğimiz, mikrorezonatör bazlı frekans taraklarının kullanımını keşfedilmemiş bölgelere kadar genişletiyor" diyor. "Elektron-DKS etkileşimi, yüksek tekrarlama oranlı ultra hızlı elektron mikroskobu ve küçük bir fotonik çip tarafından desteklenen parçacık hızlandırıcılarını mümkün kılabilir."

Ropers şunları ekliyor: "Sonuçlarımız elektron mikroskobunun nano ölçekte doğrusal olmayan optik dinamikleri araştırmak için güçlü bir teknik olabileceğini gösteriyor. Bu teknik invaziv değildir ve boşluk içi alana doğrudan erişebilmektedir; doğrusal olmayan optik fiziği anlamanın ve doğrusal olmayan fotonik cihazlar geliştirmenin anahtarıdır."

Fotonik çipler, MikroNanoTeknoloji Merkezi'nde (CMi) ve EPFL'deki Fizik Enstitüsü temiz odasında üretildi. Deneyler Göttingen Ultrahızlı Geçirimli Elektron Mikroskobu (UTEM) Laboratuarında gerçekleştirildi.

Diğer katkıda bulunanlar

EPFL Kuantum Bilimi ve Mühendisliği Merkezi

####

Daha fazla bilgi için lütfen tıklayın okuyun

İletişim:
Medya İletişim

Nik Papageorgiou
İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü Lozan
Ofis: 41-216-932-105
Uzman İletişim

Tobias J. Kippenberg
EPFL
Ofis: +41 21 693 44 28
@EPFL_tr
Bu Haber Bülteni hakkında daha fazla bilgi

Telif hakkı © Ecole Polytechnique Fédérale de Lozan

Bir yorumunuz varsa, lütfen İletişim bize.

7th Wave, Inc. veya Nanotechnology Now değil, haber bültenleri yayıncıları yalnızca içeriğin doğruluğundan sorumludur.

Yer imi: