Seedade frielektronlasrar (FELs), som använder frekvensuppkonvertering av en extern frölaser för att förbättra tidsmässig koherens, anses vara idealiska för att leverera stabila, helt sammanhängande, mjuka röntgenpulser. Dock, Kravet på en extern frölaser med tillräcklig toppeffekt för att modulera elektronstrålen kan knappast uppfyllas av dagens toppmoderna lasersystem, det är fortfarande utmanande för seedade FELs att arbeta med hög repetitionsfrekvens, t.ex., MHz upprepningshastighet.

Motiverad av en sådan utmaning, forskare vid Shanghai Advanced Research Institute och Shanghai Institute of Applied Physics vid den kinesiska vetenskapsakademin rapporterade om en ny självmoduleringsmetod för att förbättra laserinducerad energimodulering, därigenom minskar behovet av ett externt lasersystem avsevärt.

Baserat på Shanghai soft X-ray FEL testanläggning, självförstärkningen av koherent energimodulering i en seedad FEL verifieras experimentellt. Kravet på toppeffekt för en extern frölaser har visat sig minska med en faktor på 10 till 25 när man använder det föreslagna schemat.

Dessutom, den höga övertonsgenereringen i en seedad FEL realiseras genom att använda en aldrig tidigare skådad liten energimodulering. En 795 MeV elektronstråle med en laserinducerad energimodulationsamplitud så liten som 1,8 gånger skivenergispridningen används för att lasera vid den 7:e övertonen av en 266-nm frölaser i en enstegs högförstärkningsövertonsgenerering (HGHG) och den 30:e övertonen av frölasern i en tvåstegs HGHG.

Resultaten banar väg för en seedad FEL med hög upprepningsfrekvens, som förväntas visa stort lovande för flerdimensionella koherenta spektroskopier, långt utöver vad som hittills har visats.

Vidare, det självmoduleringsschema som föreslås i detta arbete lovar också att lösa andra kritiska problem med seedade FELs som att nå kortare våglängder och förbättra stabiliteten.