Obere Grenze für die Quantenkopplung zwischen freien Elektronen und Photonen, veröffentlicht in PRL
Die fundamentale Grenze der Kopplung zwischen freien Elektronen und Licht ist eine wichtige Frage für Pionierstudien, um in den Bereich der starken Kopplung vorzudringen, der für Anwendungen wie Photonenquellen auf der Basis freier Elektronen, Quantensensoren und Quantencomputer, die freie Elektronen verwenden, entscheidend ist. In dieser Veröffentlichung wird die fundamentale obere Grenze der Kopplung zwischen freien Elektronen und Photonen rigoros festgelegt. Die obere Grenze hat einen einfachen Ausdruck und hängt vom optischen Medium, der Elektronengeschwindigkeit, dem Abstand und der Wechselwirkungslänge ab. Die analytische obere Grenze kann auf eine Vielzahl optischer Materialien und beliebige Designbereiche angewendet werden. Darüber hinaus kann der numerisch berechnete Kopplungskoeffizient in einem realistischen System, in dem das freie Elektron mit der Oberflächen-Plasmon-Polariton-Mode in einem metallischen Loch wechselwirkt, nahe an der analytischen Obergrenze liegen. Daher kann es auch eine einfache und wertvolle Orientierungshilfe für die Wahl der Systemparameter sein, um den Bereich der starken Kopplung der Wechselwirkung zwischen freien Elektronen und Photonen zu erreichen.