Gezaaide vrije-elektronenlasers (FEL's), die frequentie-up-conversie van een externe zaadlaser gebruiken om de temporele coherentie te verbeteren, worden als ideaal beschouwd voor het leveren van stabiele, volledig coherent, zachte röntgenpulsen. Echter, aan de eis van een externe zaadlaser met voldoende piekvermogen om de elektronenbundel te moduleren kan met de huidige state-of-the-art lasersystemen nauwelijks worden voldaan, het blijft een uitdaging voor gezaaide FEL's om met een hoge herhalingssnelheid te werken, bijv. MHz herhalingssnelheid.

Gemotiveerd door zo'n uitdaging, onderzoekers van het Shanghai Advanced Research Institute en het Shanghai Institute of Applied Physics van de Chinese Academie van Wetenschappen rapporteerden een nieuwe zelfmodulatiemethode om laser-geïnduceerde energiemodulatie te verbeteren, waardoor de behoefte aan een extern lasersysteem aanzienlijk wordt verminderd.

Gebaseerd op de Shanghai Soft X-ray FEL-testfaciliteit, de zelfversterking van coherente energiemodulatie in een gezaaide FEL is experimenteel geverifieerd. Het is aangetoond dat de piekvermogensvereiste van een externe zaadlaser met een factor 10 tot 25 wordt verminderd bij gebruik van het voorgestelde schema.

Bovendien, de hoge harmonische opwekking in een gezaaide FEL wordt gerealiseerd door gebruik te maken van een ongekend kleine energiemodulatie. Een 795 MeV elektronenbundel met een laser-geïnduceerde energiemodulatie-amplitude zo klein als 1,8 keer de slice-energiespreiding wordt gebruikt voor laseren op de 7e harmonische van een 266-nm zaadlaser in een enkeltraps high-gain harmonische generatie (HGHG) en de 30e harmonische van de zaadlaser in een tweetraps HGHG.

De resultaten effenen de weg voor een gezaaide FEL met hoge herhalingssnelheid, die naar verwachting veelbelovend zal zijn voor multidimensionale coherente spectroscopieën, veel verder dan wat tot nu toe is aangetoond.

Verder, het zelf-modulatieschema dat in dit werk wordt voorgesteld, is ook veelbelovend om andere kritieke problemen van gezaaide FEL's op te lossen, zoals het bereiken van kortere golflengten en het verbeteren van de stabiliteit.