光子时间晶体中自由电子的发光
光学
2022-03-23 v1
摘要
光子时间晶体（PTCs）是空间均匀、其电磁（EM）磁化率随时间周期性变化的介质，导致在介质内传播的任何波发生时间反射和时间折射。时间反射波与时间折射波干涉，产生具有动量带、且带间由带隙分隔的 Floquet 模式（而非如光子晶体中的能带与能隙）。在此，我们表明在 PTC 中运动的自由电子会自发辐射，并且当与动量带隙模式相关时，电子的辐射被折射率调制指数级放大。此外，在强电子-光子耦合下，量子表述揭示，进入 PTC 带隙的自发辐射与电子进入 PTC 带模式的辐射经历相消量子干涉，导致相互依赖的辐射被抑制。PTCs 中的自由电子物理提供了一个研究众多令人兴奋现象的新平台，例如以相对论速度运动的辐射偶极子以及与自由电子的高效量子相互作用。PTCs 中的辐射发射及其非共振特性，有望构建具有可调灵敏度的新型粒子探测器和高度可调的激光源，范围从太赫兹到 X 射线波段，其能量取自调制。
引用
@article{arxiv.2109.01203,
title = {Light Emission by Free Electrons in Photonic Time-Crystals},
author = {Alex Dikopoltsev and Yonatan Sharabi and Mark Lyubarov and Yaakov Lumer and Shai Tsesses and Eran Lustig and Ido Kaminer and Mordechai Segev},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.01203},
year = {2022}
}