Láseres de electrones libres con semillas (FEL), que utilizan conversión ascendente de frecuencia de un láser de semillas externo para mejorar la coherencia temporal, se consideran ideales para el suministro estable, totalmente coherente, pulsos de rayos X suaves. Sin embargo, el requisito de un láser semilla externo con suficiente potencia máxima para modular el haz de electrones difícilmente puede ser satisfecho por los actuales sistemas láser de última generación, sigue siendo un desafío para los FEL sembrados operar a una alta tasa de repetición, p.ej., Tasa de repetición de MHz.

Motivado por tal desafío, Investigadores del Instituto de Investigación Avanzada de Shanghai y el Instituto de Física Aplicada de Shanghai de la Academia de Ciencias de China informaron sobre un nuevo método de automodulación para mejorar la modulación de energía inducida por láser. reduciendo así significativamente la necesidad de un sistema láser externo.

Basado en la instalación de pruebas FEL de rayos X suaves de Shanghai, La autoamplificación de la modulación de energía coherente en un FEL sembrado se verifica experimentalmente. Se demuestra que el requisito de potencia máxima de un láser de semillas externo se reduce en un factor de 10 a 25 cuando se utiliza el esquema propuesto.

Es más, la alta generación de armónicos en un FEL sembrado se realiza mediante el uso de una modulación de energía pequeña sin precedentes. Un haz de electrones de 795 MeV con una amplitud de modulación de energía inducida por láser tan pequeña como 1.8 veces la dispersión de energía de corte se utiliza para emitir láser en el séptimo armónico de un láser semilla de 266 nm en una generación de armónicos de alta ganancia de una sola etapa (HGHG) y el armónico 30 del láser de semillas en un HGHG de dos etapas.

Los resultados allanan el camino para un FEL sembrado con una alta tasa de repetición, que se espera que sea muy prometedor para espectroscopias coherentes multidimensionales, mucho más allá de lo que se ha demostrado hasta la fecha.

Es más, El esquema de auto-modulación propuesto en este trabajo también es prometedor para resolver otros problemas críticos de los FEL sembrados, como alcanzar longitudes de onda más cortas y mejorar la estabilidad.