Desde que se realizó la primera demostrasión práctica de su funcionamiento, en 1960, los láseres han ido ganando importancia, hasta ocupar hoy un lugar destacado en la vida cotidiana, debido a sus múltiples aplicaciones ya que constituyen el componente principal de muchos equipos de uso común. Tenidos en su origen por una curiosidad académica, hoy se utilizan rutinatiamente en muchos campos de la ciencia y la tecnología, en aplicaciones como el tratamiento de los desprendimientos de retina, la cirugia endoscópica, los lectores de códigos de barras usuales en los supermercados, las comunicaciones digitales por fibra óptica o los reproductores de discos compactos.

Una variedad de láser que se encuentra aún en etapa de desarrollo y que, por ahora, se utiliza sólo en algunos laboratorios de investigación, es el que amplifica radiación electromagnética de longitud de onda muy inferior a la de la luz visible, desde la ultravioleta lejana hasta los rayos X, es decir, radiación que se ubica en el rango de entre los 100nm y los 3nm (la luz visible tiene longitudes de onda que van de 400nm a 750nm).

El láser de rayos X comenzó a ensayarse a mediados de la década de los 80 y desde entonces ha evolucionado rápidamente. Los primeros estudios que demostraron la factibilidad de la amplificación de radiación en la mencionada zona del espectro electromagnético fueron publicados, casi simultáneamente y en forma independiente, por dos grupos de investigación de los EE.UU., uno del Lawrence Livermore Laboratory y otro de la universidad de Princeton. Desde entonces, numerosos equipos de científicos, trabajando en distintas regiones del mundo, se han abocado a su estudio.

El interés por desarrollar láseres en la región de los rayos X del espectro se debe a las ventajas que tienen para el uso de fotones en el estudio de procesos fundamentales de la biología, la medicina y de muchas otras ramas de la cienda y la tecnología. Una reducción sensible en la longitud de onda de la radiación láser -la correspondiente a los rayos X de mayar longitud de onda (y, por lo tanto, de menor energía), llamados rayos X blandos, es unas cien veces menor que la de la luz visiblepermitiría alcanzar un nivel de detalle aún no logrado con otras herramientas de estudio. Sin embargo, hasta hace poco, no se había conseguido que tales láseres fueran lo suficientemente sencillos como para ser de utilización general. Un experimento reciente abrió la posibilidad de que, en el futuro, cambie radicalmente el espectro de los usuarios de láseres de rayos X y estos se conviertan en herramienta de trabajo de muchos laboratorios.

Recientemente se han diseñado estructuras con aceptable capacidad de reflejar rayos X que incidan perpendicularmente sobre ellas. Pueden, pues, funcionar como espejos adecuados para realimentar tal tipo de radiación en una cavidad. La principal dificultad es lograr que esos espejos no se deterioren rápidamente por el contacto o la cercanía del medio activo, que en el caso de los láseres de rayos X esta constituido por un plasma altamente ionizado (un gas formado por electrones libres e iones con carga positiva), compuesto por abundantes cargas positivas y negativas, con gran energía, las que, al incidir sobre los espejos, los destruyen rápidamente. A pesar de estas dificultades tecnológicas, recientemente se observó el efecto de realimentación en un láser de selenio SeXXV con dos espejos sobre los que los rayos inciden perpendicularmente. (Igual que en los casos que se mencionan más adelante, los número romanos que siguen al símbolo químico indican la cantidad de electrones más uno que el elemento ha perdido, notación que es habitual en espectroscopia; aquí se trata de un átomo de selenio ionizado veinticuatro veces, o sea, al que le faltan veinticuatro electrones.)

Como alternativa a los espejos enfrentados se ha propuesto la construcción de cavidades cerradas en forma de anillo, con espejos de ciertos metales que pueden alcanzar reflectividades altas si la radiación incide en forma rasante sobre ellos (es decir, formando un ángulo de no más de 10° con su superficie). En este tipo de cavidades, la radiación sería guiada en sucesivas reflexiones a lo largo del recorrido cerrado, y se amplificaría sucesivamente pasando varias veces por el medio activo. El proceso requiere que dicho medio se mantenga con inversión de población mientras la radiación se va reflejando o, alternativamente, que sea bombeado cuando la radiación alcanza la zona activa luego de recorrer toda la cavidad en anillo. Vale decir; el medio activo amplifica durante todo el tiempo que la radiación tarda en recorrer la cavidad resonante, o es reactivado cada vez que pasa por él. Sí bien es factible construir dispositivos de este tipo, y de hecho se los usa en láseres de luz visible, aún no se ha demostrado experimentalmente que funcionen para los de rayos X y, por el momento, el ASE es el único mecanismo utilizable para generar luz láser en esa zona del espectro.

Para describir con mayor precisión un láser de rayos X, habría que decir que su medio activo es el mencionado plasma muy ionizado que, en determinadas condiciones de temperatura y densidad, puede sufrir inversión de población. El procedimiento más utilizado para generar el plasma es irradiar un blanco sólido con un pulso de otro láser de muy alta energía, lo cual produce abundantes iones del elemento que compone dicho blanco. Los láseres de bombeo utilizados para tal propósito son los mismos que se emplean en los grandes equipos usados para la fusión de átomos de deuterio-tritio con el propósito de generar energía; son muy complejos y tienen importante costo operativo.

Los valores típicos de energía de los pulsos de bombeo rondan los 1000 julios, con densidades de potencia de irradiación en el blanco de 10¹⁴ vatios por centímetro cuadrado. Los láseres de rayos X quedaron limitados a aplicaciones puramente académicas, ya que su utilización estuvo, hasta ahora, restringida exclusivamente a laboratorios con medios para construir y mantener en funcionamiento esos enormes equipos. Con tales sistemas de bombeo por pulsos láser de alta energía se obtuvieron decenas de transiciones láser en diferentes elementos altamente ionizados, como la del selenio SeXXV irradiado con rayos de 20,6nm de longitud de onda; la del germanio GeXXIII, con 23,6nm; la del ytrio YXXX, con 15,5nm; la del carbono CVI, con 18,2nm y varias otras. Las longitudes de onda generadas llegan hasta los 4,5nm, con pulsos de hasta 50 nanosegundos (50 mil millonésimas de segundo) de duración y con energías por pulso de algunos cientos de microjulios.