科学家在种子自由电子激光器中提出了一种新的自调制方案

自调制方案以及电子束在不同位置的纵向相空间. Credit: SARI

  种子自由电子激光器（FELs）利用外部种子激光器的上变频来提高时间相干，被认为是提供稳定、完全相干、软X射线脉冲的理想选择。然而，目前最先进的激光系统难以满足对具有足够峰值功率调制电子束的外部种子激光器的要求，种子FELs的高重复率（如MHz重复率）仍然是一个挑战。

  在这样的挑战的激励下，中国科学院上海先进研究所和上海应用物理研究所的研究人员报告了一种新的自我调制方法，以增强激光诱导能量调制，从而大大降低了对外部激光系统的要求。

  基于上海软X射线自由电子激光实验装置，对种子自由电子激光相干能量调制的自放大特性进行了实验验证。结果表明，当采用该方案时，外部种子激光器的峰值功率要求可降低10～25倍。

  此外，种子FEL中的高谐波产生是通过采用前所未有的小能量调制实现的。采用795mev电子束，激光诱导能量调制幅度为薄片能量扩散的1.8倍， 266nm种子激光器的分别在单级高增益谐波发生器(HGHG)的7次谐波和两级高增益谐波发生器(HGHG)的30次谐波处进行激光激发。

  结果为高重复率种子FEL奠定了基础，这有望为多维相干光谱显示出巨大的前景，远远超出了迄今为止所报道的水平。

  此外，本文提出的自调制方案也有望解决种子自由电子激光的其他关键问题，如实现波长更短和提高稳定性。