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【中国科学报】“5拍瓦”超强超短激光成功输出

文章来源:中国科学院    时间:2016-09-12


近日,中科院上海光机所上海科技大学超强激光光源联合实验室科研团队,在张江综合性国家科学中心超强超短激光实验装置(SULF)上,成功实现了5拍瓦激光脉冲输出,这是世界上成功输出瞬时功率的最高值,标志我国在该领域达到了国际领先水平。SULF的下一个目标,将是在国际上率先实现10拍瓦激光输出。

1拍瓦相当于全球电网平均功率的500倍。峰值功率1拍瓦的激光,其光强就相当于将照到地球上的所有太阳能量聚焦到一根头发丝上,这是人类已知的最高光强光源。

虽然超强超短,但实际上非常安全。“我们达到5拍瓦的激光输出,其实每个激光脉冲能量还不到200焦耳。”科研人员说,“这只相当于普通微波炉开动高火0.1秒钟的能量。”

据悉,科学家通过该装置输出的超强超短激光,峰值功率可达5.3拍瓦,是目前已知的国际最高激光脉冲峰值功率,瞬间爆发的功率相当于全世界电网平均功率的2000多倍,对应的极端物理条件通常只有在恒星内部或黑洞边缘才能产生。

超强超短激光的发展已成为国际科技竞争重大前沿领域之一,多个国家投入巨资大力研发,竞争非常激烈。中科院上海分院院长、上海科技大学党委书记朱志远表示,未来数年,SULF将与上海光源、软X射线自由电子激光一起,组成张江“超级光源”,成为照亮科学前沿、探索技术高地的一大中流砥柱,也为上海建设具有全球影响力的科创中心提供有力支撑。

去年年底,上海光机所团队研制成功5拍瓦激光放大技术验证系统。“当功率高到一定程度,再提高哪怕一点点都相当困难。”装置主要研发人员、上海光机所研究员梁晓燕说,突破的关键在于如何将更高能量传递给输出的超短激光脉冲。

据悉,该激光装置采用基于大口径钛宝石晶体的啁啾脉冲放大(CPA)技术路线。项目研究团队创新发展了大口径高增益CPA放大器的主动寄生振荡抑制技术和激光光谱色散的精密控制补偿技术等,国际上首次实现了200焦耳以上能量水平的宽带(70纳米)激光放大输出。SULF继续升级,其输出的各种波段的辐射脉冲,时间宽度会从飞秒级,提高到阿秒(10-18秒)级、甚至仄秒(10-21秒)级,将开辟光波电子学与信息新技术、超快光核物理研究的新学科领域。

SULF项目预计将首批建成包括极端条件材料科学研究平台、超快亚原子物理研究平台和超快化学与大分子动力学研究平台等3个用户实验终端,服务于物质科学与生命科学的研究。面向国内外高校,科研机构和企业全面开放,形成多学科综合研究平台。

上海科技大学物质学院副院长、特聘教授刘志说,装置的作用可以发挥多大,与用户息息相关,他希望未来能有更多科学家通过这个平台做出一流科研,去发现这种超级光源的更多用途。

(原载于《中国科学报》2016-09-12 第1版 要闻)

 
 
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