什么是超強超短激光？
超強超短激光能產生哪些極端條件？
為什么要研究超強超短激光
超強超短激光一般指峰值功率大于1太瓦（1太瓦=1萬億瓦），脈沖寬度小于100飛秒（1飛秒等于1千萬億分之一秒）的激光。“家用燈泡功率一般是幾瓦至幾十瓦，而超強超短激光一瞬間的功率能達到十億瓦甚至一百億瓦。”李儒新院士生動地介紹超強超短激光的最大特點——“強”和“短”。
超強超短激光的“超強”“超短”有什么作用？“拍攝運動中的物體時，照片往往會變得很模糊，但是當激光很‘短’時，就能探測到很快的運動，就像照相機快門一樣，快門越短就能拍出越快的運動。”李儒新院士形象地比喻，利用“超短”的特點，激光能捕捉到非常高速的運動，哪怕是飛秒級的電子運動，也能清晰地記錄下來。
而對于“超強”，李儒新院士表示，“超強”激光可以為科學研究創造更多極端條件，例如，超高的能量密度、超強的光壓等，這些極端條件一般在恒星內部或是黑洞邊緣才會產生，對科學研究非常有幫助。
“假如我們想研究太陽內部物質的狀態，以人類目前的科學水平，還無法靠近太陽，所以也難以進行研究，但有了超強超短激光，科研人員可以利用它將一個物體加熱至像太陽一樣的溫度，同時，用強激光從四面八方向物體施壓，使物體達到高密度狀態，因此科研人員就能模擬出像太陽一樣的環境條件，在地球上進行實驗。
”除了能在實驗室模擬天體物理條件以外，超強超短激光還能廣泛應用于激光清洗、超快激光以及材料切割、加工等領域。
在激光的放大過程中，如果增加激光的能量，激光的功率就會迅速升高，可能超過激光材料的損傷閾值導致材料被破壞。這也是此前激光的功率提升中遇到的一大瓶頸。“‘啁啾脈沖放大’技術則很巧妙地解決了這一難題。”
李儒新院士介紹，“啁啾脈沖放大”技術能將一個短脈沖在時間上拉寬后再進行能量的放大，然后再進行時間上的壓縮，當脈沖拉寬時，功率也會變得很低，即使能量達到很高的倍數，功率也能保持在一定可承受范圍內，材料也不會被破壞。然后，再在時域上對脈沖進行壓縮，這樣則可以極大增強激光脈沖的功率。
2013年，我國實現了當時最高峰值功率2拍瓦（1拍瓦=1千萬億瓦）激光輸出；2016年8月，我國實現了5拍瓦激光放大和脈沖壓縮輸出，刷新了激光脈沖峰值功率的世界紀錄；2017年10月，我國成功實現了10拍瓦激光放大輸出，達到國際同類研究的領先水平。回顧我國超強超短激光研究歷程，李儒新院士稱并非一路坦途，經過無數科學家的不斷努力，才實現了從追趕到局部領跑的跨越。
李儒新院士是我會成員，光學專家，中國科學院上海光學精密機械研究所研究員。1969年10月出生于福建省建甌市， 2017年當選為中國科學院院士。現任中國科學院上海高等研究院院長，上海科技大學黨委書記、副校長。主要從事超高峰值功率超短脈沖激光與強場激光物理研究。曾獲國家自然科學獎二等獎、國家科技進步獎一等獎、中國青年科技獎等。
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
