A dinâmica óptica não linear, que apresenta respostas dependentes da intensidade da luz sob fontes de alta intensidade, possui grande relevância e ampla aplicação no campo da fotônica moderna, abrangendo lasers, amplificadores, moduladores, sensores e óptica quântica, entre outros. Nos últimos anos, os efeitos ópticos não lineares avançaram em aplicações de frequency combs ópticos baseados em micro-ressonadores, estabelecendo bases para avanços em múltiplos setores. Além disso, pesquisadores têm obtido resultados significativos ao estudar a interação entre elétrons livres e luz em microscópios eletrônicos, com a estrutura fotônica desempenhando papel importante na regulação dessa interação.

No entanto, pesquisas anteriores com micro-ressonadores ópticos integrados de alta qualidade geralmente exploravam apenas a resposta linear da cavidade, negligenciando suas ricas propriedades de dinâmica óptica não linear. Liderada pelo Dr. Yang Yujia, do Instituto Federal de Tecnologia de Lausanne, pelo Prof. Tobias J. Kippenberg e pelo Prof. Klaus Ropers, do Instituto Max Planck de Ciências Multidisciplinares da Alemanha, a equipe internacional publicou um artigo de revisão resumindo os avanços mais recentes em 2024 sobre interação elétron-fóton em microscopia eletrônica. O foco está nos trabalhos inovadores que acoplam elétrons livres a estados ópticos não lineares em micro-ressonadores fotônicos integrados.

O Dr. Yang comentou: “Usamos microscopia eletrônica de transmissão para acoplar feixes de elétrons livres a diferentes formas de onda ópticas espaço-temporais e também demonstramos a modulação ultrarrápida de feixes de elétrons usando solitons de femtossegundos em chips.” Além disso, a equipe resumiu outros avanços promissores, como o desenvolvimento de microscopia eletrônica no regime de attossegundos. O Prof. Kippenberg destacou que a rica dinâmica óptica não linear de micro-ressonadores de alta qualidade oferece oportunidades para controlar elétrons livres e detectar fenômenos ópticos não lineares. O Prof. Ropers prevê que esses avanços impulsionarão pesquisas e aplicações inovadoras em múltiplos campos, enfatizando o potencial das conquistas fotônicas de 2024.