Laser à rayons X
Un laser à rayon X, ou laser X-UV (soft x-ray laser en anglais, Roentgen laser en allemand) est un dispositif qui transpose le principe et les propriétés du laser aux ondes électromagnétiques de courte longueur d'onde : de l'ultraviolet extrême aux rayons X. On distingue deux types de lasers à rayons X : les lasers X à électrons libres (XFEL ou x-ray free electron laser) et les lasers X à plasma (Plasma-based soft x-ray laser). Deux grandes difficultés apparaissent lorsque l'on cherche à réaliser un laser à rayons X: Il faut disposer d'un milieu à gain capable d'amplifier un rayonnement composé de photons X très énergétiques (plusieurs dizaines voire centaines électron-volt). Il faut se passer de cavité optique résonnante. La durée de vie du milieu à gain est en effet de trop courte durée pour permettre au rayonnement laser X d'effectuer un nombre important d'allers-retours. Par ailleurs, les optiques fonctionnant dans ce domaine de longueur d'onde (optique en incidence rasante, miroirs multicouches) sont d'un emploi délicat. Pour résoudre la première difficulté, on utilise des milieux à gain possédant de très grandes densités d'énergie : Un faisceau d'électrons relativistes produit par un accélérateur de particules. Ce faisceau est injecté dans un onduleur, une structure où règne un champ magnétique spatialement périodique. Les électrons "ondulent" dans ce dispositif en émettant du rayonnement X similaire au rayonnement synchrotron. Un gaz chaud fortement ionisé ou plasma. Ce milieu contient de grandes densités d'ions multichargés entre les niveaux desquels on réalise une inversion de population. Il peut être obtenu par des décharges électriques intenses (Intensité > ) dans un gaz. Le plus souvent cependant le plasma qui jouera le rôle de milieu à gain est généré en focalisant un laser intense sur une cible solide ou gazeuse. L'absence de cavité est contournée en faisant fonctionner ces lasers en régime d'amplification de l'émission spontanée (ASE Amplified spontaneous Emission) ou en régime injecté.