發(fā)表在《光學(xué)》雜志上題為《實(shí)現(xiàn)超過(guò)每平方厘米10^23瓦的激光強(qiáng)度》的論文中，韓國(guó)研究人員報(bào)告說(shuō)，達(dá)到了有史以來(lái)最高的激光強(qiáng)度。

這樣的激光光束的強(qiáng)度有多強(qiáng)大？這相當(dāng)于將所有從太陽(yáng)到達(dá)地球的光聚焦到一個(gè)紅血球大小的點(diǎn)上的強(qiáng)度。

2004年密歇根大學(xué)團(tuán)隊(duì)報(bào)告了10^22 W / cm2的先前記錄，十多年來(lái)科學(xué)家一直追求10^23 W / cm2級(jí)別的新的激光強(qiáng)度。

為什么需要追求這樣強(qiáng)的激光強(qiáng)度？

因?yàn)檫@將有助于探索宇宙中新奇的物理現(xiàn)象。超高強(qiáng)度激光不僅可以幫助檢查在極端物理?xiàng)l件下（包括在外太空中）發(fā)生的新穎的天體物理學(xué)現(xiàn)象。

除了幫助更好地理解天體物理學(xué)現(xiàn)象，它還可以提供必要的信息，以開(kāi)發(fā)一種新的放射源，用于使用高能質(zhì)子治療癌癥的放射治療，用于開(kāi)發(fā)治療疾病的技術(shù)。

憑借最高的激光強(qiáng)度，可以應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)科學(xué)的新挑戰(zhàn)領(lǐng)域，尤其是主要由理論學(xué)家解決的強(qiáng)場(chǎng)量子電動(dòng)力學(xué)（QED）。科學(xué)家可以探索非線性條件下電子-光子散射（康普頓散射）和光子-光子散射（Breit-Wheeler過(guò)程）的新物理問(wèn)題。

這種研究與宇宙中發(fā)生的各種天體物理學(xué)現(xiàn)象直接相關(guān)，可以幫助進(jìn)一步擴(kuò)大知識(shí)視野。可以使用這樣強(qiáng)度的激光器檢查被認(rèn)為與高功率宇宙射線有關(guān)的現(xiàn)象，這些高能宇宙射線的能量超過(guò)四千萬(wàn)億電子伏特（eV）。盡管科學(xué)家知道這些射線來(lái)自我們太陽(yáng)系之外的某個(gè)地方，但它們的制造方式和形成方式卻一直是個(gè)謎。

這樣強(qiáng)的激光強(qiáng)度是如何產(chǎn)生的？

研究人員能夠?qū)⒓す饷}沖聚焦到一個(gè)斑點(diǎn)，該斑點(diǎn)的大小約一微米，不到人的頭發(fā)絲直徑的五十分之一。這個(gè)“前所未有的”破紀(jì)錄的激光強(qiáng)度相當(dāng)于將所有從太陽(yáng)到達(dá)地球的光聚焦到10微米的點(diǎn)上。10微米僅比6至8微米紅細(xì)胞大一點(diǎn)。

該研究結(jié)果由韓國(guó)大田基礎(chǔ)科學(xué)研究所（IBS）的相對(duì)論激光科學(xué)中心（CoReLS）使用高度復(fù)雜的鏡面、透鏡、傳感器、功率放大器等構(gòu)成的petawatt激光設(shè)備（如圖所示）創(chuàng)建了高強(qiáng)度脈沖。

如圖所示這個(gè)10兆兆瓦激光器的布局和實(shí)驗(yàn)設(shè)置，BS分束器； DM1-2可變形反射鏡； EM電能表； OAPf /1.1離軸拋物面鏡； OL物鏡； WFS1-2波前傳感器。

激光的強(qiáng)度如何測(cè)量？

代表激光強(qiáng)度的功率密度的計(jì)算很簡(jiǎn)單。根據(jù)定義，功率密度是每單位面積的功率，通常以瓦特/平方厘米（W / cm2）表示。通過(guò)使用以厘米為單位的半徑計(jì)算光束的面積并將光束的功率除以該面積來(lái)進(jìn)行測(cè)量。

通常，要達(dá)到如此高的激光強(qiáng)度水平需要做兩件事：一臺(tái)具有極高功率輸出的激光器，以及將該激光器聚焦到盡可能小的點(diǎn)上。

雖然連續(xù)波激光器的功率強(qiáng)度僅限于兆瓦級(jí)，但通過(guò)在短至飛秒的時(shí)間內(nèi)傳遞能量，在脈沖激光器系統(tǒng)中可有更高的峰值功率輸出（約為PB級(jí)）。

研究人員使用了具有可變形鏡面的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)來(lái)精確補(bǔ)償光學(xué)畸變?？勺冃畏瓷溏R的反射表面形狀有點(diǎn)像衛(wèi)星天線，可以校正激光的畸變，并產(chǎn)生具有良好控制波前的光束，以實(shí)現(xiàn)非常緊密的聚焦。

參考：https://www.osapublishing.org/optica/fulltext.cfm?uri=optica-8-5-630&id=450828