近日，上科大物质学院潘义明教授 LiFE(光和自由电子)课题组与以色列理工学院（Technion）Michael Krueger教授，陈昭拼博后，张斌博士生等合作提出了一种新颖的量子测量技术来重建超短电子脉冲的波函数，称为自由电子谱剪切干涉术（FESSI）。该技术主要利用维恩滤波器产生两个时间延迟的量子电子波包，并进一步利用团队发明的光电调制器来精确调控电子的能谱偏移，从而把谱空间的相位信息加载到能谱的干涉图样上，实现对谱相位的测量。该技术为阿秒电子脉冲量子波函数的表征测量提供了理论可行的解决方案，进一步推进了对量子力学以及量子技术应用的发展。该成果近期发表于国际学术期刊Science Advances（sciadv.adg8516, 2023 ）。
这项研究通过FESSI实现对超短自由电子的量子波函数的重建，对各种科学领域都有重大帮助。FESSI可用于控制和研究超快和超短电子动力学过程、探索量子基础和量子技术应用。此外，FESSI还可用于表征光电子枪、超快电子显微镜、X射线自由电子激光和强场物理中的飞秒和阿秒级电子脉冲。
图一：自由电子谱剪切干涉术（FESSI）原理。（A）使用FESSI测量超短电子波包的装置。由激光驱动的电子源产生的电子脉冲被加速并分成两个量子副本。维恩滤波器引入时间延迟，而照射在薄箔上的中红外激光脉冲使得其中一路的量子副本发生能量偏移，从而导致能谱剪切干涉。（B）在加速过程的情况下（DLA）, 激光照射的箔片对电子波包施加均匀的能量平移。其中的实线和虚线分别代表能谱幅度和相位。（C）在光子诱导近场电子显微（PINEM）过程的情况下, 电子与箔片上的近场相互作用后，电子谱中出现能量旁带。
