集成光子学有助于广泛控制包括原子、俘获离子、量子点和缺陷中心在内的多种量子系统中的基本光-物质相互作用。超快电子显微镜最近使自由电子束成为基于激光的量子操纵和表征的主题，从而能够观察自由电子量子行走、阿秒电子脉冲和全息电磁成像。基于芯片的光子学有望在纳米级量子控制和传感方面具有独特的应用，但仍有待在电子显微镜中实现。德国乔治-奥古斯特大学Claus Ropers、瑞士洛桑联邦理工学院Tobias J. Kippenberg课题组合作，将集成光子学与电子显微镜相结合，展示了使用氮化硅微谐振器对连续电子束进行相干相位调制。高精细度 (Q0 ≈ 106) 腔增强和专为相位匹配设计的波导可在极低的连续波光功率下实现高效的电子光散射。具体来说，本工作以仅 5.35 微瓦的腔耦合功率完全耗尽初始电子状态，并产生 500 多个毫瓦的电子能量边带。此外，本工作在电子能量增益谱中以微电子伏特分辨率探测单向腔内场。光纤耦合光子结构具有单光模式电子光相互作用，可完全控制输入和输出光。这种方法为在激光相位板、光束调制器和连续波阿秒脉冲序列、共振增强光谱和介电激光加速的背景下增强电子束控制建立了一个通用和高效的框架。 该工作引入了一个探索自由电子量子光学的通用平台，在强耦合、局部量子探测和电子-光子纠缠方面具有潜在的未来发展。相关论文以题为“Integrated photonics enables continuous-beam electron phase modulation”发表在Nature上。