論文の概要: Structured free-space optical fields for transverse and longitudinal control of electron matter waves
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.04187v1
- Date: Fri, 5 Apr 2024 16:00:39 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-08 15:35:54.866771
- Title: Structured free-space optical fields for transverse and longitudinal control of electron matter waves
- Title（参考訳）: 電子物質波の逆・長手制御のための構造自由空間光学場
- Authors: Sven Ebel, Nahid Talebi,
- Abstract要約: 自由電子運動量状態を制御することは、運動量とエネルギー解決された物理系の探索と操作を達成するための電子顕微鏡に高い関心を持つ。
本稿では、Kapitza-Dirac効果を空間構造レーザー光に拡張することにより、低速電子波束の縦・横位相制御を実証する。
相互作用は異なる電子の逆運動量列の形成を明らかにし、それぞれがコム状の電子エネルギースペクトルを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Controlling free-electron momentum states is of high interest in electron microscopy to achieve momentum and energy resolved probing and manipulation of physical systems. Free-electron and light interactions have emerged as a powerful technique to accomplish this. Here, we demonstrate both longitudinal and transverse phase control of a slow electron wavepacket by extending the Kapitza-Dirac effect to spatially-structured pulsed laser beams. This extension enables both inelastic and elastic stimulated Compton scattering. The interaction reveals the formation of distinct electron transverse momentum orders, each demonstrating a comb-like electron energy spectrum. By exerting complete control over light parameters, including wavelength, field intensity, pulse duration, and spatial mode order, as well as their combinations, it is possible to coherently control the population of these electron energy-momentum states that are separated by a few meV energy and multiple photon momentum orders. This free-space electron-light interaction phenomenon possesses the capability to coherently control the energy and momentum of electron beams in electron microscopes. Moreover, it has the potential to facilitate the selective probing of various material excitations, including plasmons, excitons, and phonons, and performing Talbot-Lau matter-wave interferometry with transversely shaped electron beams.
- Abstract（参考訳）: 自由電子運動量状態を制御することは、運動量とエネルギー解決された物理系の探索と操作を達成するための電子顕微鏡に高い関心を持つ。
自由電子と光の相互作用は、これを達成するための強力な技術として現れている。
本稿では、Kapitza-Dirac効果を空間構造レーザー光に拡張することにより、低速電子波束の縦・横位相制御を実証する。
この拡張は、非弾性および弾性刺激コンプトン散乱の両方を可能にする。
相互作用は異なる電子の逆運動量列の形成を明らかにし、それぞれがコム状の電子エネルギースペクトルを示す。
波長、電界強度、パルス持続時間、空間モードオーダーを含む光パラメータの完全な制御とそれらの組み合わせにより、数メガVエネルギーと複数の光子運動量オーダーで分離されたこれらの電子エネルギー-運動量状態の集団をコヒーレントに制御することができる。
この自由空間の電子-光相互作用現象は、電子顕微鏡における電子ビームのエネルギーと運動量をコヒーレントに制御する能力を有する。
さらに、プラズモン、エキシトン、フォノンなどの様々な物質励起の選択的プローブを容易にし、横方向の電子ビームでタルボット・ラウ物質波干渉計を実行することができる。
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