Coherent surface plasmon polariton amplification via free-electron pumping

自由电子模型 太赫兹辐射 表面等离子体激元 表面等离子体子 物理 等离子体子 飞秒 电子 光学 极化子 表面波 光电子学 电磁辐射 激光器 量子力学
作者
Dongdong Zhang,Yushan Zeng,Yafeng Bai,Zhongpeng Li,Ye Tian,Ruxin Li
出处
期刊:Nature [Springer Nature]
卷期号:611 (7934): 55-60 被引量:59
标识
DOI:10.1038/s41586-022-05239-2
摘要

Surface plasmonics with its unique confinement of light1,2 is expected to be a cornerstone for future compact radiation sources and integrated photonics devices. The energy transfer between light and matter is a defining aspect that underlies recent studies on optical surface-wave-mediated spontaneous emissions3–5. However, coherent stimulated emission of free electrons, which is essential for free-electron light sources, and its dynamical amplification process remain to be disclosed in a clear, unambiguous and calibrated manner. Here we present the coherent amplification of terahertz surface plasmon polaritons via free-electron-stimulated emission: a femtosecond optical pulse creates an in-phase free-electron pulse with an initial terahertz surface wave, and their ensuing interactions intensify the terahertz surface wave coherently. The underlying dynamics of the amplification, including a twofold redshift in the radiation frequency over a one-millimetre interaction length, are resolved as electromagnetic-field-profile evolutions using an optical pump–probe method. By extending the approach to a properly phase-matched electron bunch, our theoretical analysis predicts a super-radiant surface-wave growth, which lays the ground for a stimulated surface-wave light source and may facilitate capable means for matter manipulation, especially in the terahertz band. Stimulated emission by free electrons is used to amplify terahertz surface plasmon polaritons in a manner resembles that of light amplification in a high-gain free-electron laser.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
小牛完成签到,获得积分10
2秒前
小小鱼儿完成签到,获得积分10
3秒前
You完成签到,获得积分10
4秒前
顾矜应助printzhao采纳,获得100
4秒前
6秒前
Yaon-Xu发布了新的文献求助30
6秒前
yyn完成签到,获得积分10
7秒前
李冰完成签到,获得积分10
9秒前
科研通AI6.1应助小刘采纳,获得10
10秒前
Yaon-Xu完成签到,获得积分10
12秒前
十二完成签到 ,获得积分10
12秒前
果冻完成签到,获得积分10
13秒前
研友_LN3xyn完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
张路完成签到 ,获得积分10
13秒前
等乙天发布了新的文献求助10
15秒前
cathyliu完成签到,获得积分10
15秒前
脑洞疼应助胡胡嘉嘉磊磊采纳,获得10
16秒前
惜缘完成签到 ,获得积分10
17秒前
魔法披风完成签到,获得积分10
18秒前
dadaup完成签到 ,获得积分10
18秒前
18秒前
18秒前
18秒前
文乐完成签到,获得积分10
18秒前
crz完成签到,获得积分10
18秒前
guangshuang发布了新的文献求助10
19秒前
激昂的如柏完成签到,获得积分10
19秒前
农夫三拳完成签到,获得积分10
19秒前
yangxt-iga完成签到,获得积分20
20秒前
swallow完成签到,获得积分10
20秒前
范白容完成签到 ,获得积分0
20秒前
清秀的砖头完成签到,获得积分10
22秒前
心悦SCI完成签到,获得积分10
23秒前
可靠嘉懿完成签到,获得积分10
25秒前
迷人的焦完成签到 ,获得积分10
27秒前
胡胡嘉嘉磊磊完成签到,获得积分10
28秒前
沫荔完成签到 ,获得积分10
28秒前
29秒前
现代大神完成签到,获得积分10
29秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Modern Epidemiology, Fourth Edition 5000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
Weaponeering, Fourth Edition – Two Volume SET 2000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Social Cognition: Understanding People and Events 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6028609
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7693681
关于积分的说明 16187150
捐赠科研通 5175832
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2769768
邀请新用户注册赠送积分活动 1753163
关于科研通互助平台的介绍 1638963