位于上海的5拍瓦激光設施(拍攝:上海光學與精密機械研究所)
2016年八月,位于上海光學和精密機械研究所的一個拍瓦級激光器產生了持續(xù)時間小于30飛秒的5.3拍瓦的最大功率脈沖,這個數據打破了最大功率激光脈沖的世界紀錄。今年,由李儒新帶領的團隊開始了可以達到最大功率100拍瓦級的激光器的研發(fā)。
據今年八月在上海舉行的高重復率硬X射線自由電子激光(XFEL)物理與科技專題研討會的報道,這個新型激光器屬于XFEL設施的一部分。XFEL裝置將可以產生高達15000電子伏特光子能量的強烈光束。
李新儒說道,100拍瓦級激光器和XFEL裝置的組合將開啟對真空雙折射的探索之旅,真空雙折射是最突出的強場量子電動力效應之一。真空通常被認為是一個完全空白的空間,但是根據量子電動力學,事實上真空中充滿了不斷出現又消失的虛粒子。
100拍瓦級激光器還將有助于研究導致超高能量宇宙射線的加速機制、黑洞物理現象的模擬和新形式的物質的產生。這些科學的追求是物質的根本意義,可以增強我們對真空性質和宇宙起源的認識。
自從美國的勞倫斯利福摩爾國家實驗室在1998年建立了世上首個拍瓦激光設施之后,全世界許多實驗室都成功地產生了拍瓦激光束,旨在用于從激光核聚變到天體物理學的研究。有了這個新的100拍瓦級激光器,中國目前就能夠在這個研究競賽中領跑。法國、德國、日本、韓國、俄羅斯、西班牙和英國也都有他們自己的拍瓦激光設施。與此同時,歐盟正在Extreme Light Infrastructure項目計劃中在捷克和羅馬尼亞建造數個10拍瓦激光設施。
將在上海建成的100 拍瓦級激光系統(tǒng)將基于光參量啁啾脈沖放大法(OPCPA),目的是在15飛秒長的脈沖中產生1500 焦脈沖能量,達到超過 1023W / cm2的設計強度。根據李新儒介紹,100拍瓦級激光器將會在2024年可以投入研究使用。
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