Doğrusal olmayan optik durumlar bir elektron ışınına basılmıştır – Fizik Dünyası

<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 ve ark./DOI: 10.1126/science.adk2489)”>

Serbest elektronlar ve doğrusal olmayan optik durumlar arasındaki etkileşim, İsviçre ve Almanya'daki bilim adamları tarafından yeni mikroskopi türleri için kullanılabilecek bir elektron ışınını uyarlamak için kullanıldı. Ekip tarafından yönetildi Yujia Yang EPFL'de.

Elektron mikroskopları, optik aletlere göre çok daha yüksek uzaysal çözünürlükte görüntü almak için odaklanmış serbest elektron ışınlarını kullanır. Ultra kısa darbeler gönderen lazerler, araştırmacıların çok kısa zaman aralıklarında meydana gelen olayları incelemesine olanak tanır. Onlarca yıldır her iki teknik de bilim insanları için çok faydalı oldu. Son zamanlarda araştırmacılar, elektron ışınlarını ultra kısa zaman aralıklarında yönlendiren daha güçlü deneysel yöntemler oluşturmak için iki teknolojiyi birleştirdiler.

Doğrusal olmayan fırsatlar

Ancak Yang'ın açıkladığı gibi, bu son gelişmelerin şimdiye kadar dokunmadığı, özellikle önemli bir alan var.

“Doğrusal olmayan optik olaylar hem bilimde hem de teknolojide büyük öneme sahiptir ve çok sayıda atılımın habercisi olmuştur. Ancak serbest elektron ışınlarını kontrol etmek için doğrusal olmayan optik etkilerin kullanımı nadiren deneysel olarak incelenmiştir; doğrusal olmayan dinamikleri araştırmak için serbest elektronların kullanımı da deneysel olarak araştırılmamıştır.

Doğrusal olmayan etkiler, ışık bir malzemenin optik özelliklerini değiştirdiğinde ortaya çıkar ve bu da ışığın malzemeyle nasıl etkileşime girdiğini etkiler. Bu genellikle yüksek ışık yoğunluklarında ve belirli doğrusal olmayan özelliklere sahip olacak şekilde tasarlanabilen fotonik kristaller gibi malzemelerde meydana gelir.

Doğrusal olmayan fotoniği elektron mikroskobu ile birleştirmek için Yang'ın ekibi, çeşitli doğrusal olmayan optik efektlere sahip olduğu bilinen bir tür fotonik mikrorezonatör kullandı. Özellikle mikrorezonatörün kırılma indisi, ışık yoğunluğu değiştikçe değişir.

Frekans tarağı

Optik frekans tarakları oluşturmak için doğrusal olmayan efektler kullanılabilir. Bunlar, bir tarağın dişlerine benzeyen, eşit aralıklı frekanslarda sivri uçlar içeren optik spektrumlara sahip kısa ışık darbeleri dizileridir.

Yang, "Bu tür taraklar, yalnızca temel uzay-zamansal desen oluşum dinamikleri açısından değil, aynı zamanda giderek artan sayıda uygulamada teknolojik olarak da yoğun bir şekilde incelenmiştir" diyor. "Şimdi, mikrorezonatörlerdeki bu tür doğrusal olmayan optik durumları elektron mikroskobundaki elektron ışınıyla birleştiriyoruz."

Deneylerinde mikrorezonatör bir çip üzerine entegre edildi ve sürekli dalga lazeri tarafından çalıştırıldı. Cihaz, enerji tüketen Kerr solitonları adı verilen frekans tarağı darbeleri oluşturdu. Mikrorezonatörün ışıkla etkileşime girdiği kısmına bir elektron mikroskobu ışını gönderildi. Bu, elektron ışınına basılan tarak darbelerinin farklı özelliklerine neden oldu; bu özellikler, ekibin gözlemleyebildiği özelliklerdi.

Kerr solitonları

Yang başarılarını şöyle anlatıyor: "Tüketim tüketen Kerr solitonları üretmeyi başardık bünyesindeve femtosaniye soliton darbesiyle etkileşime giren elektronları spektral olarak tanımlayın. Ek olarak, soliton özelliklerini doğrudan elektron spektrumlarından inceliyoruz ve soliton oluşumunun ayırt edici imzalarını alıyoruz."

Moleküler ölçüm çubuğu süper çözünürlüklü mikroskopiyi geliştirebilir

Yang, ekibin araştırmasının üzerine inşa edileceğine inanıyor. "Çalışmamız, nanometre-femtosaniye uzay-zamansal çözünürlükle ultra hızlı geçici doğrusal olmayan optik dinamikleri araştırma ve boşluk içi alana doğrudan erişme potansiyelini açığa çıkarıyor" diye açıklıyor. "Bu, doğrusal olmayan entegre fotonikteki temel süreçlerin ve bileşenlerin araştırılmasına ve geliştirilmesine yardımcı olabilir."

Yaklaşımları aynı zamanda araştırmacıların tamamen yeni optik dalga formları üreten çip üzerinde cihazlar yaratmasına da olanak tanıyabilir; bu da elektronların gelişmiş kontrolü için yeni olanaklar sunacaktır.

Ayrıca, 100 fs'den daha kısa zaman ölçeklerinde serbest elektronlar ve Kerr solitonları arasındaki etkileşimlerden yararlanılarak, bu etki, mevcut mikroskop tasarımlarında herhangi bir büyük değişiklik olmaksızın elektron mikroskobunun daha kısa zaman ölçeklerine itilmesini sağlayabilir.

Araştırma şu şekilde açıklanmaktadır: Bilim.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/nonlinear-optical-states-are-imprinted-on-an-electron-beam/