Konstantin Vodopyanov, professor vid College of Sciences och CREOL, College of Optics and Photonics, har nyligen varit medförfattare till en studie som publicerats i tidskriften Optica. Denna forskning undersöker elektrooptisk sampling (EOS), en teknik som driver framsteg inom områden som kvantfysik, molekylär spektroskopi och biomedicinsk avkänning.
Som professor vid de två högskolorna visar Vodopyanov hur samarbete mellan olika fält kan leda till nya idéer. Optica Fellows forskning, som kombinerar tvärvetenskapligt arbete, formar framtiden för kvantfysik och andra vetenskapsområden.
Hans nya studie undersöker hur EOS överför ultrakorta laserpulser genom kristaller som förändras som svar på ett applicerat elektriskt fält. Denna teknik gör det möjligt för forskare att noggrant fånga formen och tidpunkten för elektriska fält över ett brett frekvensområde.
”Denna teknik gör det möjligt för forskare att se molekyler tydligare än någonsin tidigare”, säger Vodopyanov, som är UCF:s 21st Century Scholar Endowed Chair.
”Genom att använda en optisk puls som är kortare än halva en ljusvågscykel för att undersöka den kan vågens amplitud och fas karakteriseras fullständigt”, säger han. ”Denna teknik öppnar upp möjligheten att studera ultrasnabba fenomen och fånga molekylspektra med oöverträffad upplösning.”
Vodopyanov förklarar att EOS har högre känslighet än andra metoder, vilket gör att den kan detektera svaga signaler mer effektivt.
”Tack vare sin exceptionella känslighet kan den till och med detektera vakuumfluktuationer – den svårfångade ’nollpunktsrörelsen’ i det elektromagnetiska fältet – vilket ger djupgående insikter i kvantfysikens grunder”, säger han.
Studien beskriver nya tekniker för att förbättra EOS effektivitet, och Vodopyanov säger att det finns en betydande potential för framsteg. Med kontinuerlig utveckling lyfter han fram flera lovande riktningar för vidare forskning.
”Framöver kommer utvecklingen att omfatta utvidgning av EOS till djupa och extrema ultravioletta områden, detektering av komprimerade vakuumtillstånd och möjliggörande av kvantfältstomografi i rumtid”, säger Vodopyanov.
Han tillägger att forskningen kan avslöja mer i takt med den tekniska utvecklingen och insikterna om hur ljus beter sig.
”Innovationer som terahertz-vågdetektorer på chip och undersökningar av kvantstatistik och relativistiska effekter lovar att ytterligare utöka möjligheterna med denna kraftfulla teknik”, säger Vodopyanov, som leder Mid-Infrared Frequency Combs Lab vid CREOL.
Vodopyanovs arbete är inte bara ett genombrott – det stärker UCF:s position som ledande inom innovation och forskning. Genom att utveckla tekniker som EOS skapar Vodopyanov och hans medarbetare möjligheter till nya upptäckter som kan förändra branscher inom allt från kvantfysik till medicinsk diagnostik.
I det senare fallet gör frekvens kamspektroskopi i kombination med EOS det möjligt att utföra realtids spektroskopisk analys av flera flyktiga biomarkörer i utandningsluften. Detta är ett användbart verktyg för tidig diagnos av flera hälsotillstånd.
Mer information: Ileana-Cristina Benea-Chelmus et al, Electro-optic sampling of classical and quantum light, Optica (2025). DOI: 10.1364/OPTICA.544333
