近日，中科院上海光機(jī)所上海科技大學(xué)超強(qiáng)激光光源聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室科研團(tuán)隊(duì)，在張江綜合性國家科學(xué)中心超強(qiáng)超短激光實(shí)驗(yàn)裝置（sulf）上，成功實(shí)現(xiàn)了5拍瓦激光脈沖輸出，這是世界上成功輸出瞬時(shí)功率的最高值，標(biāo)志我國在該領(lǐng)域達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。sulf的下一個(gè)目標(biāo)，將是在國際上率先實(shí)現(xiàn)10拍瓦激光輸出。
1拍瓦相當(dāng)于全球電網(wǎng)平均功率的500倍。峰值功率1拍瓦的激光，其光強(qiáng)就相當(dāng)于將照到地球上的所有太陽能量聚焦到一根頭發(fā)絲上，這是人類已知的最高光強(qiáng)光源。
雖然超強(qiáng)超短，但實(shí)際上非常安全。“我們達(dá)到5拍瓦的激光輸出，其實(shí)每個(gè)激光脈沖能量還不到200焦耳。”科研人員說，“這只相當(dāng)于普通微波爐開動(dòng)高火0.1秒鐘的能量。”
據(jù)悉，科學(xué)家通過該裝置輸出的超強(qiáng)超短激光，峰值功率可達(dá)5.3拍瓦，是目前已知的國際最高激光脈沖峰值功率，瞬間爆發(fā)的功率相當(dāng)于全世界電網(wǎng)平均功率的2000多倍，對(duì)應(yīng)的極端物理?xiàng)l件通常只有在恒星內(nèi)部或黑洞邊緣才能產(chǎn)生。
超強(qiáng)超短激光的發(fā)展已成為國際科技競爭重大前沿領(lǐng)域之一，多個(gè)國家投入巨資大力研發(fā)，競爭非常激烈。中科院上海分院院長、上?？萍即髮W(xué)黨委書記朱志遠(yuǎn)表示，未來數(shù)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(jí)光源”，成為照亮科學(xué)前沿、探索技術(shù)高地的一大中流砥柱，也為上海建設(shè)具有全球影響力的科創(chuàng)中心提供有力支撐。
去年年底，上海光機(jī)所團(tuán)隊(duì)研制成功5拍瓦激光放大技術(shù)驗(yàn)證系統(tǒng)。“當(dāng)功率高到一定程度，再提高哪怕一點(diǎn)點(diǎn)都相當(dāng)困難。”裝置主要研發(fā)人員、上海光機(jī)所研究員梁曉燕說，突破的關(guān)鍵在于如何將更高能量傳遞給輸出的超短激光脈沖。
據(jù)悉，該激光裝置采用基于大口徑鈦寶石晶體的啁啾脈沖放大（cpa）技術(shù)路線。項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新發(fā)展了大口徑高增益cpa放大器的主動(dòng)寄生振蕩抑制技術(shù)和激光光譜色散的精密控制補(bǔ)償技術(shù)等，國際上首次實(shí)現(xiàn)了200焦耳以上能量水平的寬帶（70納米）激光放大輸出。sulf繼續(xù)升級(jí)，其輸出的各種波段的輻射脈沖，時(shí)間寬度會(huì)從飛秒級(jí)，提高到阿秒（10-18秒）級(jí)、甚至仄秒（10-21秒）級(jí)，將開辟光波電子學(xué)與信息新技術(shù)、超快光核物理研究的新學(xué)科領(lǐng)域。
sulf項(xiàng)目預(yù)計(jì)將首批建成包括極端條件材料科學(xué)研究平臺(tái)、超快亞原子物理研究平臺(tái)和超快化學(xué)與大分子動(dòng)力學(xué)研究平臺(tái)等3個(gè)用戶實(shí)驗(yàn)終端，服務(wù)于物質(zhì)科學(xué)與生命科學(xué)的研究。面向國內(nèi)外高校，科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)全面開放，形成多學(xué)科綜合研究平臺(tái)。
上海科技大學(xué)物質(zhì)學(xué)院副院長、特聘教授劉志說，裝置的作用可以發(fā)揮多大，與用戶息息相關(guān)，他希望未來能有更多科學(xué)家通過這個(gè)平臺(tái)做出一流科研，去發(fā)現(xiàn)這種超級(jí)光源的更多用途。
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