Laser seminati a elettroni liberi (FEL), che utilizzano la conversione di frequenza di un laser seed esterno per migliorare la coerenza temporale, sono considerati ideali per la fornitura stabile, pienamente coerente, impulsi a raggi X molli. Però, l'esigenza di un laser seed esterno con una potenza di picco sufficiente per modulare il fascio di elettroni difficilmente può essere soddisfatta dagli attuali sistemi laser all'avanguardia, rimane difficile per i FEL con seeding operare ad alto tasso di ripetizione, per esempio., Frequenza di ripetizione MHz.

Motivato da una simile sfida, i ricercatori dell'Istituto di ricerca avanzata di Shanghai e dell'Istituto di fisica applicata di Shanghai dell'Accademia cinese delle scienze hanno riportato un nuovo metodo di automodulazione per migliorare la modulazione dell'energia indotta dal laser, riducendo così significativamente la necessità di un sistema laser esterno.

Sulla base della struttura di test FEL a raggi X molli di Shanghai, l'autoamplificazione della modulazione energetica coerente in un FEL seminato è verificata sperimentalmente. È dimostrato che il fabbisogno di potenza di picco di un laser seed esterno è ridotto di un fattore da 10 a 25 quando si utilizza lo schema proposto.

Inoltre, l'elevata generazione di armoniche in un FEL seminato è realizzata utilizzando una modulazione di energia senza precedenti. Un fascio di elettroni da 795 MeV con un'ampiezza di modulazione dell'energia indotta dal laser pari a 1,8 volte la diffusione dell'energia della fetta viene utilizzato per il laser alla 7a armonica di un laser seed da 266 nm in una generazione di armoniche ad alto guadagno (HGHG) a stadio singolo e la 30a armonica del laser seed in un HGHG a due stadi.

I risultati aprono la strada a un FEL seminato ad alto tasso di ripetizione, che dovrebbe mostrare grandi promesse per spettroscopie coerenti multidimensionali, ben oltre quanto dimostrato fino ad oggi.

Per di più, lo schema di automodulazione proposto in questo lavoro promette anche di risolvere altri problemi critici dei FEL seminati come il raggiungimento di lunghezze d'onda più corte e il miglioramento della stabilità.