非线性光学动力学在高强度光源下展现出的光强度相关响应，在现代光子学领域意义重大，应用广泛，涵盖激光器、放大器、调制器、传感器以及量子光学等多个方面。近年来，非线性光学效应在基于微谐振器的光频梳应用中取得进展，为多个领域进步奠定基础。同时，研究人员在自由电子与光在电子显微镜中的相互作用研究上也成果颇丰，光子结构对调节二者相互作用有重要作用。

然而，此前高品质因子芯片式光学微谐振器的研究多利用腔体线性响应，忽略其丰富非线性光学动力学特性。由瑞士洛桑联邦理工学院杨宇佳博士、托比亚斯·J·基彭伯格教授，以及德国马克斯·普朗克多学科科学研究所克劳斯·罗珀斯教授领导的国际研究团队，在综述文章中全面总结了2024年电子显微镜中电子 - 光子相互作用的最新进展。他们重点介绍了在集成光子微谐振器中将自由电子与非线性光学态耦合的突破性工作。

杨博士称：“我们利用透射电子显微镜，将自由电子束与多种时空光学波形耦合，还展示了利用芯片飞秒时间孤子实现超快电子束调制。”此外，团队还总结了其他有前途的进展，如实现阿秒电子显微镜等。基彭伯格教授表示，高品质因子微谐振器丰富的非线性光学动力学为控制自由电子和探测非线性光学提供机会。罗珀斯教授预计，这些发展将促进多领域创新研究和应用，并强调了2024年光子学突破的潜力。

更多信息： Yujia Yang 等，《2024 年光子学突破：自由电子与非线性光学态的相互作用》，IEEE Photonics Journal(2025 年)。