近日中國上海的一支研究團隊宣布，他們在激光技術領域取得了突破。這個由中國科學院上海光學精密機械研究所負責的名為“超強激光站（SEL）”的項目，已經(jīng)奠定了到2023年用高功率激光器輸出100拍瓦功率的基礎（1拍瓦等于1000兆瓦）。這種脈沖將比全球電網(wǎng)的發(fā)電總和強10000倍，相當于10個太陽到地球的輻射功率匯聚在1根頭發(fā)絲上。目前該激光器輸出的最大功率是10拍瓦，但是是通過多條光束實現(xiàn)的。
這種量級的能量輸入很容易損壞激光器的光學部件，比如晶體、透鏡和反射鏡。為了解決這個問題，科學家們會將輸入光束先進行色散，使不同顏色光束各自的功率降低到硬件可以承受的程度。不過到最后，這些光束必須再次被壓縮成單一光束，而這種壓縮多年以來一直是歐洲、俄羅斯和美國研究人員在努力攻克的主要障礙。
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參與SEL項目的科學家劉軍（音譯）解釋稱：“當輸入這個量級的能量時，壓縮機會立即燃燒起來?！痹诮衲?月于《光學快訊》（Optics Express）雜志上發(fā)表的19頁論文中，該團隊提出了一種新的高功率激光器設計方案，建議將壓縮過程步驟分解，從而將能源強度降低到對壓縮機而言安全的水平。
該研究項目耗資約1億美元，最初計劃使用4束激光束實現(xiàn)所需的輸出功率。然而有了新技術后，1束光束就足夠了。劉軍表示：“光束越少，設備就越簡單。設備越簡單，制造和操作就越容易?！边@將顯著提高激光脈沖的質量和穩(wěn)定性，該設備應將在2023年至2025年之間投入運行。
SEL項目于2018年成立，旨在為深入探索尚未完全破譯的物理現(xiàn)象提供可能性，比如時空的本質。據(jù)說SEL激光器的威力足以直接從太空真空中催生出物質和反物質，人們可以由此在地球上的實驗室中了解宇宙誕生的過程。
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真空從來都不是真的“空”：它充滿了成對的電子和正電子，亦即物質和反物質的粒子。然而它們一旦碰撞，就會相互湮滅。但根據(jù)研究人員的報告，激光可以干預這一過程，在物質和反物質粒子碰撞之前將它們分開，從而使粒子和反粒子“憑空出現(xiàn)”，這種現(xiàn)象被稱為“打破真空”。這將會成為令人印象深刻的、物質和能量可以互相轉換的證據(jù)，正如愛因斯坦著名的E = mc2方程所闡釋的那樣。
除了探索新知識之外，激光還可以投入實際應用，例如在核聚變能領域。核武器的存在已經(jīng)證明物質可以被轉化為大量的熱和光，但反過來，將熱和光轉化為物質要困難得多。如果這方面能取得成功，一個新的物理學分支，即所謂的“核光子學”，可能會在極短時間內從起步階段發(fā)展起來。
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中國科學家們也在激光技術的其他領域取得了根本性的進展。今年3月，中科大的一組研究人員宣布，他們已經(jīng)開發(fā)出一種激光技術，可用于識別1公里以外的隱藏物體。在這一被稱為“非視距成像（NLOS）”的過程中，激光從周圍物體散射到隱藏物體上，隨后可通過數(shù)據(jù)和算法重建該物體的3D模型。這使得檢測視野外、角落或障礙物后面的物體成為可能。
中國科學家團隊能夠在上海的一所大學校園里隔著1.43公里辨認出一個隱藏的人體模型。在此以前，非視距成像的成功距離只是米級，因為光在長距離傳播時受到的環(huán)境雜散光和空氣顆粒物影響更大，這反過來又會給傳感器帶來混淆。現(xiàn)在，這些研究人員的裝置還能夠區(qū)分相距僅9.4厘米的不同物體，或者使用兩個額外的傳感器實時檢測移動的隱藏物體。
研究人員之一吳成（音譯）接受中國《南華早報》采訪時表示，非視距成像可以幫助自動駕駛汽車識別建筑物后面的車輛和行人。該技術還可用于警察工作，例如在曲折的住宅區(qū)中定位人質。
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