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Quantum free-electron laser oscillator

Kling, Peter und Giese, Enno (2026) Quantum free-electron laser oscillator. Scientific Reports, 16, Seite 10521. Nature Publishing Group. doi: 10.1038/s41598-026-45068-1. ISSN 2045-2322.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://www.nature.com/articles/s41598-026-45068-1

Kurzfassung

If the quantum mechanical recoil of the electron due to its scattering from the undulator and laser fields dominates the dynamics, a regime of the free-electron laser emerges where quantum effects lead to a drastic change in the radiation properties. However, the large interaction length required for a single-pass quantum free-electron laser impedes the experimental realization. The quantum free-electron laser oscillator, proposed in the present article, is a possible scheme to resolve this issue. Here we show that this device features a photon statistics that is closer to a coherent state in comparison to existing classical free-electron lasers. The device can be even operated in such a way that a sub-Poissonian statistics is obtained. Beside the benefit of demonstrating this pure quantum effect, the narrowing of the photon distribution implies reduced intensity fluctuations of the emitted radiation, which in turn lead to decreased noise in imaging experiments or to an enhanced sensitivity in interferometric applications.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/223740/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Quantum free-electron laser oscillator
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kling, PeterPeter.Kling (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Giese, EnnoInstitut für Angewandte Physik, Technische Universität DarmstadtNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:30 März 2026
Erschienen in:Scientific Reports
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:16
DOI:10.1038/s41598-026-45068-1
Seitenbereich:Seite 10521
Verlag:Nature Publishing Group
ISSN:2045-2322
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Free-electron lasers, Quantum optics, Theoretical physics, X-rays
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt Wenig- und Vielteilchenphysik mit Quantenwellen
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Quantentechnologien > Theoretische Quantenphysik
Hinterlegt von: Kling, Peter
Hinterlegt am:30 Mär 2026 21:15
Letzte Änderung:30 Mär 2026 21:15

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