We consider here a few options to use relativistic laser plasmas for novel sources of short wavelength radiation. Electrons accelerated in underdense plasmas in the bubble regime wiggle in an ion channel. This leads to broadband incoherent synchrotron-like radiation bursts which are of femtosecond duration. The photon energies are in the kiloelectronvolt to megaelectronvolt energy range. However, this radiation is not coherent. To reach coherency, the electron bunch must have structure at the wavelength of the emitted x-rays. This can be achieved in principle by sending the laser-accelerated electron bunch through an external wiggler. However, to reach free electron lasing in the x-ray regime, the energy spread of the laser-accelerated electrons must be reduced dramatically. Another option is to use high harmonic generation at overdense plasma boundaries. The high harmonics are emitted in coherent sub-femtosecond flashes. The harmonic spectra decay as a power of the harmonic number, with an exponent that can be as low as −6/5. This can make the high harmonics potentially the brightest laser-driven short wavelength sources with unique properties.
ここでは、相対論的レーザープラズマを短波長放射の新規光源として利用するためのいくつかの選択肢について考察する。低密度プラズマ中でバブル領域において加速された電子は、イオンチャネル内でウィグラー運動を行う。これにより、フェムト秒持続時間の広帯域シンクロトロン放射バーストが生じる。光子エネルギーはキロ電子ボルトからメガ電子ボルトの範囲に及ぶ。しかし、この放射はコヒーレントではない。コヒーレンスを達成するには、電子バンチが放出X線の波長スケールで構造を持つ必要がある。これは原理的には、レーザー加速された電子バンチを外部ウィグラーに通すことで実現可能である。しかし、X線領域で自由電子レーザー発振を達成するには、レーザー加速電子のエネルギー広がりを劇的に低減させなければならない。もう一つの選択肢は、高密度プラズマ境界における高次高調波発生を用いることである。高次高調波は、コヒーレントなサブフェムト秒フラッシュとして放出される。高調波スペクトルは、次数の増加に伴い、指数が−6/5まで低くなり得る冪乗則で減衰する。これにより、高次高調波は、独自の特性を備えた、最も明るいレーザー駆動短波長光源となる可能性を秘めている。