Accord de phase de génération d'harmoniques d'ordre élevé dans les régions des rayons X mous et durs du spectre

Nous montrons comment des faisceaux de rayons X durs brillants, de table, entièrement cohérents, peuvent être générés par upconversion non linéaire de la lumière laser à femtosecondes. En utilisant une lumière infrarouge moyen à longueur d'onde plus longue pour alimenter le processus de génération d'harmoniques d'ordre élevé, nous démontrons, en théorie, que l'upconversion de fréquence entièrement accordée en phase peut s'étendre dans la région des rayons X durs du spectre. Nous vérifions expérimentalement nos prédictions d'échelle en montrant l'accord de phase dans la région des rayons X mous du spectre autour de 330 eV, en utilisant des pulsations de laser ultrarapides à une longueur d'onde de 1,3 μm, dans un milieu gazeux étendu, à haute pression et faiblement ionisé. Nous montrons également par des calculs que l'échelle de l'efficacité de conversion globale est étonnamment favorable à mesure que la longueur d'onde du laser d'alimentation augmente, rendant les sources de rayons X multi-keV entièrement cohérentes et de table réalisables. Le rendement microscopique d'atome unique, qui diminue rapidement, prédit pour les harmoniques alimentées par des lasers à longueur d'onde plus longue, est compensé macroscopiquement par une pression optimale accrue pour l'accord de phase et une réabsorption des rayons X générés qui diminue rapidement.