近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場(chǎng)激光物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與張江實(shí)驗(yàn)室和上海科技大學(xué)合作，在超強(qiáng)超短激光的發(fā)展趨勢(shì)與技術(shù)方面取得進(jìn)展，相關(guān)綜述論文以“Further Development of the Short-Pulse Petawatt Laser: Trends, Technologies, and Bottlenecks”為題發(fā)表于Laser & Photonics Reviews，并被編輯推薦為內(nèi)封面文章。

超強(qiáng)超短激光的發(fā)展

調(diào)Q和鎖模技術(shù)的誕生實(shí)現(xiàn)了從連續(xù)波激光到脈沖激光的發(fā)展，使得激光峰值功率成為關(guān)注焦點(diǎn)。1985年Mourou和Strickland發(fā)明的啁啾脈沖放大技術(shù)（CPA）解決了短脈沖的高能放大問(wèn)題，促使激光峰值功率迅速提升，世界范圍內(nèi)先后建成了數(shù)十臺(tái)拍瓦級(jí)超強(qiáng)超短激光裝置。1996年，美國(guó)勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室建成了名為Nova的首臺(tái)拍瓦激光；2003年，日本原子能研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)建成了名為J-KAREN的首臺(tái)飛秒拍瓦激光；2017年，中國(guó)科學(xué)院上海光機(jī)所建成了名為上海超強(qiáng)超短激光實(shí)驗(yàn)裝置（SULF）的首臺(tái)十拍瓦激光；2019年，歐盟極端光設(shè)施位于羅馬尼亞的分支也建成了另一臺(tái)十拍瓦激光。2018年，中國(guó)科學(xué)院上海光機(jī)所在十拍瓦激光的基礎(chǔ)上迅速啟動(dòng)了名為極端光線站（SEL）的百拍瓦激光研制工作。從目前的發(fā)展態(tài)勢(shì)來(lái)看，超強(qiáng)超短激光從最初的吉瓦（10⁹W）至太瓦（10¹²W）水平發(fā)展至當(dāng)下的百拍瓦（10¹⁶W）水平幾乎達(dá)到了工程極限，如果缺乏顯著的技術(shù)革新或改良，很難再大幅提升激光的峰值功率。

以往本領(lǐng)域很多綜述論文介紹了超強(qiáng)超短激光裝置的發(fā)展歷史、參數(shù)增長(zhǎng)和地理分布，但很少?gòu)募夹g(shù)角度刨析發(fā)展脈絡(luò)、判斷發(fā)展方向和預(yù)估發(fā)展?jié)摿Α?/p>

本綜述論文中，研究人員分析了提升激光峰值功率和聚焦強(qiáng)度的四個(gè)途徑，指出“大幅減小脈沖寬度”是其中最為經(jīng)濟(jì)、便捷和有效的一個(gè)，未來(lái)可以滿足超強(qiáng)超短激光的進(jìn)一步發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，研究人員詳細(xì)介紹了：

1）“大幅減小脈沖寬度”的已有和潛在技術(shù)；

2）二次提升激光峰值功率和聚焦強(qiáng)度的有效途徑；

3）目前和未來(lái)面臨的關(guān)鍵瓶頸問(wèn)題和解決方案。

該工作有益于打破當(dāng)前單純依靠增大裝置工程規(guī)模來(lái)提高激光峰值功率的發(fā)展模式，對(duì)促進(jìn)超強(qiáng)超短激光的下一步長(zhǎng)足發(fā)展具有重要的參考價(jià)值。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/lpor.202100705