光子时间晶体辅助的真空中自由电子发射
光学
2023-11-03 v1
摘要
切伦科夫辐射与Smith-Purcell效应指出，自由电子发射仅在介质中当粒子速度超过介质中的光速时，或在真空中彼此靠近的周期光栅附近发生。我们证明，当自由电子在真空中靠近一个被时间上周期性调制的介质时，也能发射出高度定向的单色波，这表明了时间Smith-Purcell效应的存在。时变介质（如光子时间晶体（PTCs））的动量带隙为外部能量的注入创造了新途径，使得电磁场的频率、强度和空间分布得以控制。此外，PTC衬底能够将局域倏逝场转换为放大的、高度定向的传播平面波，这些平面波仅对粒子速度和调制频率敏感，从而使我们能够在自由空间中观测并利用类切伦科夫辐射。我们的工作为时变结构在粒子识别、超弱信号探测和改进辐射源设计等多个领域的利用展现了重要机遇。
引用
@article{arxiv.2311.01203,
title = {Free electron emission in vacuum assisted by photonic time crystals},
author = {Xiaoke Gao and Xiaoyu Zhao and Xikui Ma and Tianyu Dong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.01203},
year = {2023}
}