– COKER

Nous proposons une méthode originale et prometteuse qui devrait permettre de réaliser, à court terme, le premier laser dans la gamme spectrale X de l'angström. Les récents progrès réalisés au LOA dans le domaine de la production de faisceaux X fs intenses et directifs permettent d'envisager la démonstration d'un schéma d'inversion de population menant à la réalisation d'un laser femtoseconde à 15 Å. Il s'agit d'un schéma de pompage par photoionisation en couche interne d'atomes de néon. De nombreuses études théoriques montrent que, dans les conditions de pompage accessibles aujourd'hui avec une nouvelle source X développée au LOA, un coefficient de gain de l'ordre de 10 cm-1 peut être obtenu pendant une durée de 50 fs. Ces travaux ouvriront la voie vers la réalisation de la première source laser X ultrarapide dans le domaine du keV. L'originalité du projet réside en particulier dans l'utilisation de la source X de pompe, dite « bétatron », au lieu des sources de type corps noir habituellement proposées. Cette source, mise en évidence pour la première fois en 2002, délivre déjà de l'ordre de 109 à 1010 photons par impulsion dans la gamme spectrale du keV pour une durée d'émission de l'ordre de 20 fs. Elle est collimatée et peut donc être aisément collectée et focalisée dans un jet de gaz afin de pomper en géométrie longitudinale la raie K± du néon. La première phase du projet permettra de mettre en évidence pour la première fois au monde une inversion de population à 15 Å. Dans une seconde phase, la mise en œuvre du guidage du faisceau laser de pompe et l'utilisation des nouveaux systèmes laser bientôt disponibles au LOA, permettront d'améliorer les performances de la source bétatron ; nous prévoyons un accroissement du flux de deux ordres de grandeur et une réduction de la divergence d'un facteur dix. Ces performances remarquables permettront d'atteindre le régime de saturation de la source laser fs à 15 Å. La source laser X que nous proposons possèdera alors des propriétés comparables à celles des lasers à électrons libres X en cours de construction actuellement, mais pour des dimensions et un coût considérablement réduits qui en feront un outil efficace et accessible pour un grand nombre d'utilisateurs.