超快斯特恩-盖拉赫与反常布拉格衍射:低能自由电子与光的相互作用机制
光子诱导近场电子显微镜(PINEM)技术的最新进展对激光驱动加速器和自由电子辐射等相关学科产生了深远影响,共同推动了自由电子量子光学(FEQO)领域的兴起。该领域的核心目标在于实现对自由电子的相干光学控制,类似于原子光学中对原子的光操纵。受此启发,该研究团队提出针对低能量子电子波包(QEW)的超快斯特恩-盖拉赫(USG)作用机制,其中关键性地纳入了低速电子固有的二阶色散效应。研究表明,这种USG衍射通过纵向电场梯度导致QEW发生光谱分裂和频移,两个主要的截断边带形成有效“二能级”电子的赝自旋自由度。此外,通过分析光相互作用过程中QEW的波粒二象性,研究人员发现了一种色散诱导的反常布拉格衍射机制,其独特的光谱特征区别于已报道的PINEM(拉曼-纳特型)、介电激光加速器(DLA)、反常PINEM及布拉格衍射机制。该工作系统梳理了快慢电子在光诱导衍射中的各类作用机制,揭示了低速电子色散特性与二象性本质在自由电子光学中的关键作用,为电子波函数量子工程和超快干涉仪开辟了新路径。
