Lasers de elétrons livres semeados (FELs), que usam conversão de frequência de um laser de semente externo para melhorar a coerência temporal, são considerados ideais para o fornecimento estável, totalmente coerente, pulsos suaves de raios-X. Contudo, o requisito de um laser de semente externo com potência de pico suficiente para modular o feixe de elétrons dificilmente pode ser atendido pelos atuais sistemas de laser de última geração, continua sendo um desafio para os FELs semeados operarem em alta taxa de repetição, por exemplo., Taxa de repetição de MHz.

Motivado por tal desafio, pesquisadores do Instituto de Pesquisa Avançada de Xangai e do Instituto de Física Aplicada de Xangai da Academia Chinesa de Ciências relataram um novo método de auto-modulação para aumentar a modulação de energia induzida por laser. reduzindo significativamente a necessidade de um sistema laser externo.

Com base na instalação de teste FEL de raio-X suave de Xangai, a autoamplificação da modulação de energia coerente em um FEL semeado é verificada experimentalmente. O requisito de potência de pico de um laser de semente externo é demonstrado ser relaxado por um fator de 10 a 25 ao utilizar o esquema proposto.

Além disso, a geração de alta harmônica em um FEL semeado é realizada usando uma modulação de energia pequena sem precedentes. Um feixe de elétrons de 795 MeV com uma amplitude de modulação de energia induzida por laser tão pequena quanto 1,8 vezes a propagação de energia da fatia é usado para lasing no 7º harmônico de um laser de semente de 266 nm em uma geração harmônica de alto ganho (HGHG) de estágio único e o 30º harmônico do laser semente em um HGHG de dois estágios.

Os resultados abrem caminho para um FEL semeado de alta taxa de repetição, que se espera seja uma grande promessa para espectroscopias coerentes multidimensionais, muito além do que foi demonstrado até agora.

Além disso, o esquema de automodulação proposto neste trabalho também é promissor para resolver outros problemas críticos de FELs semeados, como atingir comprimentos de onda mais curtos e melhorar a estabilidade.