“超强超短激光应用前景广阔”

本篇文章1128字，读完约3分钟

激光，原子激发辐射的光。 其原理是原子中的电子吸收能量，从低能级转变为高能级，再从高能级返回低能级后，释放出的能量作为光子发射。 这些被激发的光子的光学特征高度一致。 这是因为该激光比一般光源单色性、方向性高、亮度高。 [/BR/]自从1960年第一台激光诞生以来，科学家们一直在寻求激光强度和性能的更大突破。 超短激光是典型的，其最大的优点是超强和超短。 超强意味着这个激光的峰值功率通常超过1兆瓦( 1兆瓦为1万亿瓦)，这个功率相当于全世界发电机运转的总功率。 超短意味着这种激光持续的时间短，达到了飞秒级(一飞秒等于一千万分之一秒)，在这短时间内，激光只能走头发丝粗细的距离，不仅是人眼，甚至光探针也能识别。

目前，获得超超超短激光的最基本方法是年诺贝尔物理学奖获得者穆尔和斯特里克兰德发明的啁啾放大技术。 在激光放大过程中，随着激光能量的增加，激光的脉冲峰值功率会迅速上升，可能会超过激光材料的损伤阈值，导致材料损坏。 线性调频放大技术巧妙地处理了这个问题，将一个超短脉冲随时间展开后进行能量放大，脉冲展开后功率也变低，无论能量增加多少倍，脉冲峰值功率都保持在材料的允许范围内。 然后，在时域内将脉冲压缩到超短水平，可以大幅增强激光脉冲的功率。 事实上，占地面积达到1000平方米的巨大激光输出超超短激光，在极短的时间内峰值功率达到10千瓦( 1千瓦等于1，000亿瓦)，被誉为最明亮的光源。

由于强度高、作用时间短，超超短激光直接作用于物质的原子、分子水平，为其广泛应用打开了大门。 超强激光可以在实验室创造恒星内部和黑洞边缘才有的极端条件，如超强电磁场、超高能密度、超强光压等，为研究宇宙起源的演化和物质相互作用等提供必要的条件。 超强激光可以为癌症的治疗提供激光质子刀的新方案，高能质子可以通过定向堆积靶向治疗癌症，超强激光可以在厘米范围内将质子加速到所需的能量，该方案目前还处于实验阶段。 超短激光活跃在超高速光学等行业，科学家据此可以捕捉到非常高速的运动，即使是飞秒级的电子运动也会被清晰地记录下来。 这种激光以较低的功率被广泛应用于生物成像、眼科激光手术、精密加工等行业。 另外，由于超超短激光的光强特别高，通过空气体时会电离为等离子体，可以利用它进行天气干预。 随着激光技术的飞速发展，将来可以实现激光雷电和激光诱导降雪。

年，我国实现了五拍瓦激光放大和脉冲压缩输出，刷新了当时激光脉冲峰值功率的世界纪录。 年，我国实现了10拍瓦激光放大输出，继续保持国际同类研究的领先水平。 相信经过科学家的努力，超超超短激光研究将实现更大的快速发展，给人们的未来带来更多魔法技术。

(作者是中国科学院上海光学精密机械研究所科学传递负责人李沙)