پل زدن نور و الکترون ها
پل زدن نور و الکترون ها -یک پدیده نوری غیرخطی در یک میکروسکوپ الکترونی عبوری
محققان EPFL و موسسه ماکس پلانک پدیده های نوری غیرخطی را در یک میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) قرار داده اند که به جای نور از الکترون ها برای تصویربرداری استفاده می کند.
اپتیک غیرخطی، مطالعه رفتار نور غیرقابل پیش بینی در مواد، در زمینه های مختلف، از توسعه لیزر تا علم اطلاعات کوانتومی کاربرد دارد.
ادغام اپتیک غیرخطی در یک TEM برهمکنش های نوری پیچیده را روی یک تراشه کوچک امکان پذیر می کند و امکان کوچک سازی دستگاه ها را در کاربردهایی مانند پردازش سیگنال نوری، مخابرات، سنجش و طیف سنجی فراهم می کند.
این مطالعه توسط پروفسور توبیاس جی کیپنبرگ در EPFL و پروفسور کلاوس روپرز، مدیر مؤسسه ماکس پلانک برای علوم چند رشته ای هدایت شد.
در این مطالعه، محققان بر روی “سالیتون‌های کر” تمرکز کردند که امواج نور هستند که شکل و انرژی خود را در حین حرکت در یک ماده حفظ می‌کنند.
آن‌ها از نوع خاصی استفاده کردند، «سالیتون‌های اتلافی کر»، پالس‌های نوری پایدار که ده‌ها فمتوثانیه طول می‌کشد که به‌طور خودبه‌خود در یک ریزرزوناتور فوتونی شکل می‌گیرند.
یوجیا یانگ، محقق EPFL، که این مطالعه را رهبری کرد، گفت: «ما الگوهای نور فضایی-زمانی غیرخطی مختلفی را در میکرورزوناتور که توسط لیزر موج پیوسته هدایت می‌شود، تولید کردیم. این الگوهای نوری با پرتوی از الکترون‌هایی که از کنار تراشه فوتونیک عبور می‌کنند برهمکنش می‌کنند و اثر انگشت در طیف الکترونی باقی می‌مانند.»
این مطالعه جفت شدن بین الکترون‌های آزاد و سالیتون‌های کر اتلافی (DKS) را نشان داد و محققان را قادر می‌سازد تا دینامیک سالیتون را در حفره ریزرزوناتور بررسی کنند و به مدولاسیون فوق‌سریع پرتوهای الکترونی دست یابند.
تولید سالیتون های کر اتلافی در یک میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) امکانات جدیدی را برای استفاده از شانه های فرکانس مبتنی بر ریزرزوناتور باز می کند.
برهمکنش الکترون-DKS کاربردهای بالقوه ای در میکروسکوپ الکترونی فوق سریع با سرعت تکرار بالا و شتاب دهنده های ذرات با استفاده از یک تراشه فوتونی فشرده دارد.
پروفسور کلاوس روپرز، مدیر موسسه ماکس پلانک برای علوم چند رشته ای، گفت : «نتایج ما نشان می دهد که میکروسکوپ الکترونی می تواند یک تکنیک قدرتمند برای کاوش دینامیک نوری غیرخطی در مقیاس نانو باشد.
این تکنیک غیر تهاجمی است و می‌تواند مستقیماً به میدان درون حفره دسترسی پیدا کند، که کلید درک فیزیک نوری غیرخطی و توسعه دستگاه‌های فوتونیک غیرخطی است.
مرجع مجله:
- یوجیا یانگ، یان ویلکه هنکه، ارسلان اس راجا، اف. جاسمین کاپرت، گوانهائو هوانگ، ژرمین آرند، ژرو کیو، آرمین فیست، روی نینگ وانگ، الکساندر توسنین، الکسی تیکان، کلاوس روپرز، توبیاس جی. کیپنبرگ. برهم کنش الکترون آزاد با حالت های نوری غیرخطی در ریزرزوناتورها Science , 12 ژانویه 2024. DOI: 10.1126/science.adk2489
