Lasers à électrons libres (FEL) ensemencés, qui utilisent la conversion ascendante de fréquence d'un laser d'amorçage externe pour améliorer la cohérence temporelle, sont considérés comme idéaux pour fournir stable, totalement cohérent, impulsions de rayons X doux. Cependant, l'exigence d'un laser d'amorçage externe avec une puissance de crête suffisante pour moduler le faisceau d'électrons peut difficilement être satisfaite par les systèmes laser de pointe actuels, il reste difficile pour les FEL ensemencés de fonctionner à un taux de répétition élevé, par exemple., Taux de répétition MHz.

Motivé par un tel challenge, des chercheurs de l'Institut de recherche avancée de Shanghai et de l'Institut de physique appliquée de Shanghai de l'Académie chinoise des sciences ont signalé une nouvelle méthode d'automodulation pour améliorer la modulation d'énergie induite par laser, réduisant ainsi considérablement le besoin d'un système laser externe.

Basé sur l'installation de test FEL à rayons X mous de Shanghai, l'auto-amplification de la modulation d'énergie cohérente dans un FEL ensemencé est vérifiée expérimentalement. Il est démontré que la puissance de crête requise d'un laser d'ensemencement externe est assouplie d'un facteur de 10 à 25 lors de l'utilisation du schéma proposé.

De plus, la génération d'harmoniques élevées dans un FEL ensemencé est réalisée en utilisant une modulation d'énergie sans précédent. Un faisceau d'électrons de 795 MeV avec une amplitude de modulation d'énergie induite par laser aussi petite que 1,8 fois la propagation d'énergie de tranche est utilisé pour le laser à la 7e harmonique d'un laser d'ensemencement de 266 nm dans une génération d'harmoniques à gain élevé (HGHG) à un étage et la 30e harmonique du laser d'ensemencement dans un HGHG à deux étages.

Les résultats ouvrent la voie à un FEL ensemencé à taux de répétition élevé, qui devrait être très prometteur pour les spectroscopies cohérentes multidimensionnelles, bien au-delà de ce qui a été démontré à ce jour.

Par ailleurs, le schéma d'automodulation proposé dans ce travail est également prometteur pour résoudre d'autres problèmes critiques des FEL ensemencés tels que l'atteinte de longueurs d'onde plus courtes et l'amélioration de la stabilité.