Quantum coherent manipulation with free electrons via optical ponderomotive forces
Project goals
Control of pulsed electron beams via the interaction with light fields may open new spectroscopic and imaging capabilities in electron microscopy. We propose to explore the quantum coherent manipulation of electrons inside of a laser-triggered scanning electron microscope using the ponderomotive potential of an optical traveling wave co-moving with the electrons. We aim at experimentally demonstrating the longitudinal version of Kapitza-Dirac effect, in which an electron wavepacket coherently diffracts at a structure made of light, which is periodic along the electron propagation direction. We plan to study the transition to the strong-field regime of the interaction, where the dephasing between the propagation velocities of the electrons and the optical wave plays role. The interaction between the ponderomotive potential of tailored light waves formed by spatio-temporally shaped laser pulses and electrons will be theoretically and experimentally investigated with the goal to develop a tool for close-to-arbitrary shaping of freely propagating electron wavefunctions.
Keywords
Quantum opticsElectron wavepacketOptical ponderomotive forceElectron microscopy
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
—
Call for proposals
—
Main participants
Univerzita Karlova / Matematicko-fyzikální fakulta
Contest type
M2 - International cooperation
Contract ID
22-13001K
Alternative language
Project name in Czech
Kvantově-koherentní manipulace s volnými elektrony pomocí optické ponderomotorické síly
Annotation in Czech
Kontrola pulzních elektronových svazků pomocí interakce se světelnými poli může otevřít nové možnosti zobrazování a spektroskopie v elektronové mikroskopii. Tento projekt je zaměřený na výzkum kvantově-koherentní manipulace s elektrony ve skenovacím elektronovém mikroskopu pomocí ponderomotorického potenciálu optické vlny pohybující se spolu s elektrony. Cílem je experimentálně demonstrovat podélnou verzi Kapitza-Diracova jevu, ve kterém je elektronový vlnový balík koherentně difragován na periodické struktuře tvořené světelnou mřížkou periodickou ve směru šíření elektronů. Budeme studovat přechod od kvantově-koherentní interakce k režimu silného pole, kde se projeví rozfázování mezi rychlostmi šíření elektronového vlnového balíku a optické vlny. Dále budeme zkoumat možnost libovolného tvarování kvantového stavu elektronového vlnového balíku pomocí ponderomotorického potenciálu tvořeného světelnými pulzy, jejichž prostorové a časové rozložení pole bude kontrolováno pomocí moderních technik tvarování femtosekundových pulzů.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
Oct 1, 2022
Realization period - end
Dec 31, 2025
Project status
K - Ending multi-year project
Latest support payment
Feb 29, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GF-R
Data delivery date
Feb 21, 2025
Finance
Total approved costs
5,254 thou. CZK
Public financial support
5,254 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
5 254 CZK thou.
Public support
5 254 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Optics (including laser optics and quantum optics)
Solution period
01. 10. 2022 - 31. 12. 2025