上海超强超短激光达到国际领先水平 制造“最亮光源”

采用自主创新技术，漂亮地完成了“最亮光源”的“时空魔术”，科创上海的又一台“国之利器”传来捷报！

据人民日报9月8日报道，上海张江综合性国家科学中心超强超短激光实验装置（SULF）研制工作近日取得重要进展：成功实现了5拍瓦（1拍瓦等于1000万亿瓦）激光脉冲输出，达到国际领先水平。预计2017年将在全世界率先实现10拍瓦激光输出目标，2018年建成面向用户的实验装置。

这项工作由中科院上海光机所—上海科技大学超强激光光源联合实验室共同进行，已被纳入上海建设具有全球影响力的科创中心、打造世界级重大科技基础设施集群的首批重大项目。

超强超短激光被认为是人类已知的最亮光源，是国际激光科技的最新发展前沿和重点竞争领域，具有重大科技意义与应用价值。目前，世界多个国家投入巨资开展10拍瓦级大型超强超短激光装置的研制，其中欧盟支持的项目计划于2018年建成10拍瓦激光用户装置。

位于上海浦东张江的中科院上海光机所-上科大超强激光光源联合实验室。图/澎湃记者 李继成摄

如何能拍摄到原子运动的清晰图像？可用于癌症治疗的质子刀是否有可能更小型化？这些或许都要依靠超强超短激光的“能力。”

“从某种程度上说，超强超短激光就像一种新型‘工具’”，研究人员介绍，它能在实验室内创造出前所未有的超强电磁场、超高能量密度和超快时间尺度综合性极端物理条件，在台式化加速器、超快化学、阿秒科学、材料科学、激光聚变、核物理与核医学、高能物理等领域具有重大应用价值。

例如可用于研制台式化电子加速器和超快X射线源，对蛋白质中原子运动进行成像探测，揭示生命的奥秘；可用于研制基于小型化激光质子加速器的激光质子刀，进行癌症治疗；产生的阿秒脉冲还可以用于探测原子内电子的运动，推动材料科学与信息技术的进步；超强超短激光还可用于产生反物质，研究天体物理和宇宙起源，将来还可能用于真空结构和暗物质的探测。

“1拍瓦相当于全球电网平均功率的500倍，10拍瓦的激光如果聚焦到10微米，达到的光强就相当于将照在地球表面的太阳光全部‘聚’到一根头发丝上的10倍。”研究人员表示，在实验室里，如此大的功率其能量仅300焦耳，不及2000瓦微波炉运作1秒钟能量的1/6，“因而十分安全”。

据澎湃新闻9月8日报道，张江的超强激光光源联合实验室的技术人员称，项目团队在国际上首次实现了200焦耳以上能量水平的宽带（70纳米）激光放大输出。主放大器输出的数纳秒级啁啾脉冲经过采用大口径光栅的脉冲压缩器压缩至亚30飞秒脉冲，压缩后激光脉冲的峰值功率最高可达5.3拍瓦，这是目前已知的国际最高激光脉冲峰值功率。

实验室入口。图/新民晚报记者 董纯蕾摄

后端实验室里，各种直径的真空管道。图/新民晚报记者 董纯蕾摄

激光打出来的光斑，研究者说“这张只是小case”。图/新民晚报记者 董纯蕾摄

SULF成功实现5拍瓦激光脉冲输出，这块大口径钛宝石晶体可是“大功臣”。图/新民晚报记者 董纯蕾摄

据悉，上海超强超短激光实验装置项目预计将首批建成3个用户实验终端，服务于物质科学与生命科学的研究。平台之一是极端条件材料科学研究平台，开展极端物理条件下材料的超高时间分辨动力学研究，在高温高压等极端物理条件下重要材料动态特性研究等方面具有不可 替代的重要应用需求。

平台之二是超快亚原子物理研究平台：基于激光驱动产生的超快高能粒子束流与光子束流，开展等离子体状态反应截面，低宇宙环境噪声下小 截面反应，高能光子巨共振等研究，在天体物理和未来能源研究方面具有重要应用需求。

平台之三是超快化学与大分子动力学研究平台：基于激光驱动产生的阿秒X 射线源、超快质子束以及太赫兹辐射束，实现有机大分子的结构测定等基础研究。

（观察者网综合人民日报、澎湃新闻、新民网等）