中國科學家成功輸出「5拍瓦」超強超短激光

標誌我國在該領域研究達到國際領先水平

近日，中科院上海光機所上海科技大學超強激光光源聯合實驗室科研團隊，在張江綜合性國家科學中心超強超短激光實驗裝置（SULF）上，成功實現了5拍瓦激光脈衝輸出，這是世界上成功輸出瞬時功率的最高值，標誌我國在該領域達到了國際領先水平。SULF的下一個目標，將是在國際上率先實現10拍瓦激光輸出。

1拍瓦相當於全球電網平均功率的500倍。峰值功率1拍瓦的激光，其光強就相當於將照到地球上的所有太陽能量聚焦到一根頭髮絲上，這是人類已知的最高光強光源。

雖然超強超短，但實際上非常安全。「我們達到5拍瓦的激光輸出，其實每個激光脈衝能量還不到200焦耳。」科研人員說，「這隻相當於普通微波爐開動高火0.1秒鐘的能量。」

據悉，科學家通過該裝置輸出的超強超短激光，峰值功率可達5.3拍瓦，是目前已知的國際最高激光脈衝峰值功率，瞬間爆發的功率相當於全世界電網平均功率的2000多倍，對應的極端物理條件通常只有在恆星內部或黑洞邊緣才能產生。

超強超短激光的發展已成為國際科技競爭重大前沿領域之一，多個國家投入巨資大力研發，競爭非常激烈。中科院上海分院院長、上海科技大學黨委書記朱志遠表示，未來數年，SULF將與上海光源、軟X射線自由電子激光一起，組成張江「超級光源」，成為照亮科學前沿、探索技術高地的一大中流砥柱，也為上海建設具有全球影響力的科創中心提供有力支撐。

去年年底，上海光機所團隊研製成功5拍瓦激光放大技術驗證系統。「當功率高到一定程度，再提高哪怕一點點都相當困難。」裝置主要研發人員、上海光機所研究員梁曉燕說，突破的關鍵在於如何將更高能量傳遞給輸出的超短激光脈衝。

據悉，該激光裝置採用基於大口徑鈦寶石晶體的啁啾脈衝放大（CPA）技術路線。項目研究團隊創新發展了大口徑高增益CPA放大器的主動寄生振蕩抑制技術和激光光譜色散的精密控制補償技術等，國際上首次實現了200焦耳以上能量水平的寬頻（70納米）激光放大輸出。SULF繼續升級，其輸出的各種波段的輻射脈衝，時間寬度會從飛秒級，提高到阿秒（10-18秒）級、甚至仄秒（10-21秒）級，將開闢光波電子學與信息新技術、超快光核物理研究的新學科領域。

SULF項目預計將首批建成包括極端條件材料科學研究平台、超快亞原子物理研究平台和超快化學與大分子動力學研究平台等3個用戶實驗終端，服務於物質科學與生命科學的研究。面向國內外高校，科研機構和企業全面開放，形成多學科綜合研究平台。

上海科技大學物質學院副院長、特聘教授劉志說，裝置的作用可以發揮多大，與用戶息息相關，他希望未來能有更多科學家通過這個平台做出一流科研，去發現這種超級光源的更多用途。（記者 黃辛）

[責任編輯:吳勁珉]

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