采用自主創(chuàng)新技術(shù)，漂亮地完成了“最亮光源”的“時空魔術(shù)”，科創(chuàng)上海的又一臺“國之利器”傳來捷報！

上海張江綜合性國家科學(xué)中心超強超短激光實驗裝置（SULF）研制工作近日取得重要進展：成功實現(xiàn)了5拍瓦（1拍瓦等于1000萬億瓦）激光脈沖輸出，達到國際領(lǐng)先水平。預(yù)計2017年將在全世界率先實現(xiàn)10拍瓦激光輸出目標(biāo)，2018年建成面向用戶的實驗裝置。

這項工作由中科院上海光機所—上海科技大學(xué)超強激光光源聯(lián)合實驗室共同進行，已被納入上海建設(shè)具有全球影響力的科創(chuàng)中心、打造世界級重大科技基礎(chǔ)設(shè)施集群的首批重大項目。

超強超短激光被認為是人類已知的最亮光源，是國際激光科技的最新發(fā)展前沿和重點競爭領(lǐng)域，具有重大科技意義與應(yīng)用價值。目前，世界多個國家投入巨資開展10拍瓦級大型超強超短激光裝置的研制，其中歐盟支持的項目計劃于2018年建成10拍瓦激光用戶裝置。

位于上海浦東張江的中科院上海光機所-上科大超強激光光源聯(lián)合實驗室。圖/澎湃記者 李繼成攝

如何能拍攝到原子運動的清晰圖像？可用于癌癥治療的質(zhì)子刀是否有可能更小型化？這些或許都要依靠超強超短激光的“能力?！?

“從某種程度上說，超強超短激光就像一種新型‘工具’”，研究人員介紹，它能在實驗室內(nèi)創(chuàng)造出前所未有的超強電磁場、超高能量密度和超快時間尺度綜合性極端物理條件，在臺式化加速器、超快化學(xué)、阿秒科學(xué)、材料科學(xué)、激光聚變、核物理與核醫(yī)學(xué)、高能物理等領(lǐng)域具有重大應(yīng)用價值。

例如可用于研制臺式化電子加速器和超快X射線源，對蛋白質(zhì)中原子運動進行成像探測，揭示生命的奧秘；可用于研制基于小型化激光質(zhì)子加速器的激光質(zhì)子刀，進行癌癥治療；產(chǎn)生的阿秒脈沖還可以用于探測原子內(nèi)電子的運動，推動材料科學(xué)與信息技術(shù)的進步；超強超短激光還可用于產(chǎn)生反物質(zhì)，研究天體物理和宇宙起源，將來還可能用于真空結(jié)構(gòu)和暗物質(zhì)的探測。

“1拍瓦相當(dāng)于全球電網(wǎng)平均功率的500倍，10拍瓦的激光如果聚焦到10微米，達到的光強就相當(dāng)于將照在地球表面的太陽光全部‘聚’到一根頭發(fā)絲上的10倍?！毖芯咳藛T表示，在實驗室里，如此大的功率其能量僅300焦耳，不及2000瓦微波爐運作1秒鐘能量的1/6，“因而十分安全”。

據(jù)澎湃新聞9月8日報道，張江的超強激光光源聯(lián)合實驗室的技術(shù)人員稱，項目團隊在國際上首次實現(xiàn)了200焦耳以上能量水平的寬帶（70納米）激光放大輸出。主放大器輸出的數(shù)納秒級啁啾脈沖經(jīng)過采用大口徑光柵的脈沖壓縮器壓縮至亞30飛秒脈沖，壓縮后激光脈沖的峰值功率最高可達5.3拍瓦，這是目前已知的國際最高激光脈沖峰值功率。

實驗室入口。圖/新民晚報記者 董純蕾攝

后端實驗室里，各種直徑的真空管道。圖/新民晚報記者 董純蕾攝

激光打出來的光斑，研究者說“這張只是小case”。圖/新民晚報記者 董純蕾攝

SULF成功實現(xiàn)5拍瓦激光脈沖輸出，這塊大口徑鈦寶石晶體可是“大功臣”。圖/新民晚報記者 董純蕾攝

據(jù)悉，上海超強超短激光實驗裝置項目預(yù)計將首批建成3個用戶實驗終端，服務(wù)于物質(zhì)科學(xué)與生命科學(xué)的研究。平臺之一是極端條件材料科學(xué)研究平臺，開展極端物理條件下材料的超高時間分辨動力學(xué)研究，在高溫高壓等極端物理條件下重要材料動態(tài)特性研究等方面具有不可 替代的重要應(yīng)用需求。

平臺之二是超快亞原子物理研究平臺：基于激光驅(qū)動產(chǎn)生的超快高能粒子束流與光子束流，開展等離子體狀態(tài)反應(yīng)截面，低宇宙環(huán)境噪聲下小 截面反應(yīng)，高能光子巨共振等研究，在天體物理和未來能源研究方面具有重要應(yīng)用需求。

平臺之三是超快化學(xué)與大分子動力學(xué)研究平臺：基于激光驅(qū)動產(chǎn)生的阿秒X 射線源、超快質(zhì)子束以及太赫茲輻射束，實現(xiàn)有機大分子的結(jié)構(gòu)測定等基礎(chǔ)研究。

（觀察者網(wǎng)綜合澎湃新聞、新民網(wǎng)等）