La réponse dépendante de l’intensité lumineuse des dynamiques optiques non linéaires sous des sources lumineuses de haute intensité est d’une grande importance dans le domaine de la photonique moderne, avec des applications étendues couvrant les lasers, les amplificateurs, les modulateurs, les capteurs et l’optique quantique, entre autres. Ces dernières années, les effets optiques non linéaires ont progressé dans les applications de peignes de fréquences optiques basés sur des micro-résonateurs, jetant les bases des avancées dans plusieurs domaines. Parallèlement, les chercheurs ont obtenu des résultats abondants dans l’étude des interactions entre électrons libres et lumière en microscopie électronique, la structure photonique jouant un rôle important dans la régulation de ces interactions.

Cependant, les recherches précédentes sur les micro-résonateurs optiques à puce à facteur de qualité élevé utilisaient principalement la réponse linéaire de la cavité, ignorant leurs riches caractéristiques dynamiques optiques non linéaires. Une équipe internationale dirigée par le Dr Yang Yujia de l’École polytechnique fédérale de Lausanne, le professeur Tobias J. Kippenberg, et le professeur Klaus Ropers de l’Institut Max-Planck pour les sciences multidisciplinaires en Allemagne, a résumé de manière exhaustive dans un article de revue les dernières avancées en 2024 sur les interactions électron-photon en microscopie électronique. Ils ont mis l’accent sur les travaux révolutionnaires couplant les électrons libres avec des états optiques non linéaires dans des micro-résonateurs photoniques intégrés.