数十GWの完全にコヒーレントなフェムト秒軟X線レーザーの提案

フェムト秒パルスで最高1×10¹³個のコヒーレント光子を放出するX線自由電子レーザーは、X線科学に革命をもたらしている。しかし、プラズマを利用した軟X線レーザーの一部は、さらに多数の光子（1×10¹⁵）を自然放出するため魅力的であるが、確率的でインコヒーレントな自己放出が増幅されるため、放出される光子はインコヒーレントで、パルス幅が長く（数百ピコ秒）なる。コヒーレントなフェムト秒軟X線でこのような増幅器をシードするこれまでの実験的な試みでは、シード光の弱い増幅とインコヒーレントな自然放出の強い増幅が生じたが、その原因はまだ解明されていない。我々は、プラズマ中のコヒーレントな軟X線とインコヒーレントな軟X線の両方の増幅を記述する時間依存マックスウェル・ブロッホモデルを用いて、観測された効率の低さを説明し、チャープパルス増幅を軟X線へ置き換えて、伸張した高次高調波のシーディングを用いる新しい増幅方式を提案している。この方式は、ピーク出力が20 GWの200 fsパルスで、5×10¹⁴個の完全にコヒーレントな軟X線光子を放出できる。