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        使用全息技術在納米尺度編碼信息

        發布:HPLlaser    |    2019-05-19 19:47    閱讀:4608
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        瑞士洛桑聯邦理工學院(ÉPFL)的研究人員開發了一種不受波長限制的,可以觀察光在納米尺度上行為的方法。當該方法配合超快電子顯微鏡一起使用時,研究人員可以捕獲納米尺度上全息光圖案的編碼量子信息。

        這項新技術基于電光相互作用。研究人員使用自由傳播的電子作為攝影媒介。電光相互作用的量子特性將電子參考波和電子成像波按照能量而不是空間進行分離。因此,研究人員可以使用光脈沖來加密關于電子波函數的信息,然后,用超快透射電子顯微鏡對其進行映射。

        另外,這種新方法具有兩個潛在的好處:首先,它額外提供了關于光的行為信息,使其成為在時間上具有阿秒精度,空間上具有納米精度的電磁場成像方法。其次,該方法操縱自由電子的量子特性可應用于量子計算中。Fabrizio Carbone教授表示,常規全息術可以通過捕捉光從物體不同部分傳播的距離差異來提取3D信息。但這種方法需要來自不同方向的參考光束,從而實現參考光和接收光兩者之間的干涉。同樣地,本研究將此概念應用于電子波,但由于電子波長很短,因此可以獲得更高的空間分辨率。該研究工作證明,新技術具有最高的空間分辨率。以往的研究主要關注用于宏觀光學器件的自由傳播光子。然而,新技術可以看到納米級尺度內光線的行為,這是小型化光器件并將其集成到集成電路上的支撐技術。而且,超短電子脈沖能夠記錄快速移動物體的全息影像,因此可以獲得更高的時間分辨率。

        通過物體散射的光相位信息,光學全息術可以重現物體完整的3D形貌。然而,到目前為止,光全息圖的空間分辨率受到光波長的限制,光波長約為或略低于1μm。ÉPFL團隊表明,在超快透射電子顯微鏡中可以實現時間上阿秒,空間上納米分辨率組合的局部電磁場全息圖。除了成像應用之外,ÉPFL方法可以實現并行量子測量,為電子量子光學提供有效的檢測技術。

        該研究目前已發表于《Science Advance》

        傳統全息與PINEM全息成像

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