論文の概要: Gouy Phase-Related Effects in the Free-Space Optical Modulation of Free Electrons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.24939v1
• Date: Tue, 28 Oct 2025 20:11:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-30 18:06:01.99116
• Title: Gouy Phase-Related Effects in the Free-Space Optical Modulation of Free Electrons
• Title（参考訳）: 自由電子の自由空間光変調におけるグーイ相関連効果
• Authors: Zhexin Zhao, Yiqi Fang, Mevlana Yunus Uludağ, Peter Hommelhoff,
• Abstract要約: 自由電子波関数を光で変調することは、アト秒間電子パルス列を作る新しい機会をもたらす。 これらの応用に適した自由電子波動関数を効率的に生成することが重要である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Modulating the free-electron wave function with light brings new opportunities to create attosecond electron pulse trains, to probe the quantum coherence of systems with significantly improved spatial resolution, and to generate classical and non-classical states of light with wide tunability. It is therefore crucial to efficiently generate free-electron wave functions that are suitable for these applications. In this study, we theoretically investigate an efficient free-space optical modulation of free electrons with two counter-propagating Gaussian beams. We find that the Gaussian beams' Gouy phase not only plays a crucial role in the interaction, but also enables straight-forward generation of valuable free-electron states, including comb-shape spectra with similar amplitudes, and states with high degree of coherence. We also discuss the feasibility of demonstrating these Gouy phase-related effects with chirped femto-second laser pulses. Our study establishes a theoretical foundation and physical intuition about the role of the Gouy phase. It can provide guidance to efficiently shape the free-electron wave function for a wide range of quantum applications.
• Abstract（参考訳）: 光による自由電子波関数の変調は、アト秒の電子パルス列を作り、空間分解能を著しく改善した系の量子コヒーレンスを探索し、可変性のある古典的および非古典的な光状態を生成する新しい機会をもたらす。 したがって、これらの用途に適した自由電子波動関数を効率的に生成することが重要である。 本研究では,2つの反伝搬ガウスビームによる自由電子の効率的な自由空間光変調を理論的に検討する。 ガウスビームのグーイ相は相互作用において重要な役割を果たすだけでなく、類似の振幅を持つコム・シェープスペクトルや高濃度のコヒーレンス状態を含む貴重な自由電子状態の直接的に生成することを可能にする。 また、チャープフェムト秒レーザーパルスによるこれらのグーイ相関連効果の実証の可能性についても論じる。 本研究は,グーイ相の役割に関する理論的基礎と物理的直観を確立した。 幅広い量子応用のために、自由電子波関数を効率的に形作るためのガイダンスを提供することができる。

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