Keadaan optik nonlinier tercetak pada berkas elektron – Dunia Fisika

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/nonlinear-optical-states-are-imprinted-on-an-electron-beam-physics-world-2.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/nonlinear-optical-states-are-imprinted-on-an-electron-beam-physics-world-2.jpg" data-caption="Nonlinear effect: the photonic chip used in this study was mounted on a transmission electron microscope sample holder and packaged with optical fibres. (Courtesy: Yang et al./DOI: 10.1126/science.adk2489)”>

Interaksi antara elektron bebas dan keadaan optik nonlinier telah digunakan oleh para ilmuwan di Swiss dan Jerman untuk menyesuaikan berkas elektron yang dapat digunakan untuk mikroskop jenis baru. Tim ini dipimpin oleh Yujia Yang di EPFL.

Mikroskop elektron menggunakan berkas elektron bebas yang terfokus untuk mengambil gambar dengan resolusi spasial yang jauh lebih tinggi daripada instrumen optik. Laser yang mengirimkan pulsa ultrashort memungkinkan peneliti mempelajari fenomena yang terjadi dalam rentang waktu yang sangat singkat. Selama beberapa dekade kedua teknik ini sangat berguna bagi para ilmuwan. Baru-baru ini, para peneliti telah menggabungkan kedua teknologi tersebut untuk menciptakan metode eksperimental yang lebih kuat yang memanipulasi berkas elektron dalam rentang waktu yang sangat singkat.

Peluang nonlinier

Namun ada satu bidang penting yang sejauh ini belum tersentuh oleh kemajuan terbaru ini, seperti yang dijelaskan Yang.

“Fenomena optik nonlinier sangat penting dalam ilmu pengetahuan dan teknologi dan telah menandai banyak terobosan. Namun, penggunaan efek optik nonlinier untuk mengontrol berkas elektron bebas jarang dipelajari secara eksperimental; penggunaan elektron bebas untuk menyelidiki dinamika nonlinier juga belum diselidiki secara eksperimental.”

Efek nonlinier terjadi ketika cahaya mengubah sifat optik suatu material, yang pada gilirannya mempengaruhi cara cahaya berinteraksi dengan material. Hal ini biasanya terjadi pada intensitas cahaya tinggi – dan pada material seperti kristal fotonik, yang dapat direkayasa untuk memiliki sifat nonlinier tertentu.

Untuk menggabungkan fotonik nonlinier dengan mikroskop elektron, tim Yang menggunakan jenis mikroresonator fotonik yang diketahui memiliki beragam efek optik nonlinier. Secara khusus, indeks bias mikroresonator berubah seiring dengan bervariasinya intensitas cahaya.

Sisir frekuensi

Efek nonlinier dapat digunakan untuk membuat sisir frekuensi optik. Ini adalah rangkaian pulsa cahaya pendek yang memiliki spektrum optik yang terdiri dari paku-paku pada frekuensi yang berjarak sama – menyerupai gigi sisir.

“Sisir semacam itu telah dipelajari secara intensif tidak hanya sehubungan dengan dinamika dasar pembentukan pola spatiotemporal, namun juga secara teknologi dalam jumlah aplikasi yang terus bertambah,” kata Yang. “Sekarang, kami memasangkan keadaan optik nonlinier dalam mikroresonator dengan berkas elektron dalam mikroskop elektron.”

Dalam percobaan mereka, mikroresonator diintegrasikan ke dalam sebuah chip dan digerakkan oleh laser gelombang kontinu. Perangkat ini menciptakan pulsa sisir frekuensi yang disebut soliton Kerr disipatif. Sinar mikroskop elektron dikirim melalui bagian mikroresonator, tempat ia berinteraksi dengan cahaya. Hal ini menyebabkan karakteristik berbeda dari pulsa sisir yang tercetak pada berkas elektron – karakteristik yang dapat diamati oleh tim.

Kerr soliton

Yang menggambarkan kesuksesan mereka, “kami mampu menghasilkan soliton Kerr disipatif di tempat, dan mengidentifikasi secara spektral elektron yang telah berinteraksi dengan pulsa soliton femtodetik. Selain itu, kami secara langsung menyelidiki sifat soliton dari spektrum elektron dan mengambil ciri khas pembentukan soliton.”

Tongkat pengukur molekuler dapat memajukan mikroskop resolusi super

Yang percaya bahwa penelitian tim akan dibangun di atasnya. “Pekerjaan kami membuka potensi untuk menyelidiki dinamika optik nonlinier transien ultracepat dengan resolusi spatiotemporal nanometer–femtodetik, dan untuk mengakses langsung ke bidang intracavity,” jelasnya. “Ini dapat membantu penyelidikan dan pengembangan proses dan komponen utama dalam fotonik terintegrasi nonlinier.”

Pendekatan mereka juga memungkinkan para peneliti untuk membuat perangkat on-chip yang menghasilkan bentuk gelombang optik baru – yang akan menawarkan kemungkinan baru untuk pengendalian elektron tingkat lanjut.

Selain itu, dengan memanfaatkan interaksi antara elektron bebas dan soliton Kerr pada rentang waktu yang lebih pendek dari 100 fs, efeknya dapat mendorong mikroskop elektron ke rentang waktu yang lebih pendek tanpa perubahan besar pada desain mikroskop yang ada.

Penelitian tersebut dijelaskan dalam Ilmu.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/nonlinear-optical-states-are-imprinted-on-an-electron-beam/