什么是超强超短激光？

超强超短激光能产生哪些极端条件？

为什么要研究超强超短激光

超强超短激光一般指峰值功率大于1太瓦（1太瓦=1万亿瓦），脉冲宽度小于100飞秒（1飞秒等于1千万亿分之一秒）的激光。“家用灯泡功率一般是几瓦至几十瓦，而超强超短激光一瞬间的功率能达到十亿瓦甚至一百亿瓦。”李儒新院士生动地介绍超强超短激光的最大特点——“强”和“短”。

超强超短激光的“超强”“超短”有什么作用？“拍摄运动中的物体时，照片往往会变得很模糊，但是当激光很‘短’时，就能探测到很快的运动，就像照相机快门一样，快门越短就能拍出越快的运动。”李儒新院士形象地比喻，利用“超短”的特点，激光能捕捉到非常高速的运动，哪怕是飞秒级的电子运动，也能清晰地记录下来。

而对于“超强”，李儒新院士表示，“超强”激光可以为科学研究创造更多极端条件，例如，超高的能量密度、超强的光压等，这些极端条件一般在恒星内部或是黑洞边缘才会产生，对科学研究非常有帮助。

“假如我们想研究太阳内部物质的状态，以人类目前的科学水平，还无法靠近太阳，所以也难以进行研究，但有了超强超短激光，科研人员可以利用它将一个物体加热至像太阳一样的温度，同时，用强激光从四面八方向物体施压，使物体达到高密度状态，因此科研人员就能模拟出像太阳一样的环境条件，在地球上进行实验。

”除了能在实验室模拟天体物理条件以外，超强超短激光还能广泛应用于激光清洗、超快激光以及材料切割、加工等领域。

在激光的放大过程中，如果增加激光的能量，激光的功率就会迅速升高，可能超过激光材料的损伤阈值导致材料被破坏。这也是此前激光的功率提升中遇到的一大瓶颈。“‘啁啾脉冲放大’技术则很巧妙地解决了这一难题。”

李儒新院士介绍，“啁啾脉冲放大”技术能将一个短脉冲在时间上拉宽后再进行能量的放大，然后再进行时间上的压缩，当脉冲拉宽时，功率也会变得很低，即使能量达到很高的倍数，功率也能保持在一定可承受范围内，材料也不会被破坏。然后，再在时域上对脉冲进行压缩，这样则可以极大增强激光脉冲的功率。

2013年，我国实现了当时最高峰值功率2拍瓦（1拍瓦=1千万亿瓦）激光输出；2016年8月，我国实现了5拍瓦激光放大和脉冲压缩输出，刷新了激光脉冲峰值功率的世界纪录；2017年10月，我国成功实现了10拍瓦激光放大输出，达到国际同类研究的领先水平。回顾我国超强超短激光研究历程，李儒新院士称并非一路坦途，经过无数科学家的不断努力，才实现了从追赶到局部领跑的跨越。

李儒新院士是我会成员，光学专家，中国科学院上海光学精密机械研究所研究员。1969年10月出生于福建省建瓯市， 2017年当选为中国科学院院士。现任中国科学院上海高等研究院院长，上海科技大学党委书记、副校长。主要从事超高峰值功率超短脉冲激光与强场激光物理研究。曾获国家自然科学奖二等奖、国家科技进步奖一等奖、中国青年科技奖等。