上海光機(jī)所創(chuàng)新研發(fā)超短超強(qiáng)激光裝置創(chuàng)紀(jì)錄 (2005-04-01)
發(fā)布時(shí)間:2007-12-04
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來源:新華
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近日,中科院上海光機(jī)所徐至展院士帶領(lǐng)的研究組殊榮連連。他們自主創(chuàng)新研究與發(fā)展的“小型化OPCPA超短超強(qiáng)激光裝置”,能在100萬億分之12秒里,迸發(fā)出相當(dāng)于全球電網(wǎng)平均功率總量數(shù)倍的16.7太瓦(167億千瓦)強(qiáng)大功率,超出國際同類研究整整10倍以上。
此類“超強(qiáng)超快激光”可產(chǎn)生迄今只在核爆中心、恒星內(nèi)部或黑洞邊緣才有的極端物理?xiàng)l件。掌握它的實(shí)驗(yàn)室獲取手段,意味著中國在研究物理、材料、生命科學(xué)等領(lǐng)域,打開了一扇新的窗口。
1999年4月,該項(xiàng)目立項(xiàng)時(shí),看好的人并不多。因?yàn)?,盡管國際上初步的概念在1992年就被提出,但原理的開拓與發(fā)展,特別是技術(shù)方案的創(chuàng)新確立與成功實(shí)施還一片渺茫。日、美等國的著名實(shí)驗(yàn)室雖也競相研究,卻收效甚微。萬一項(xiàng)目失敗,首席科學(xué)家的科學(xué)信譽(yù)受損不說,上千萬元投入也將“打水漂”,甚至?xí)绊懳覈坛瑥?qiáng)激光的持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展。
但是,如果一旦成功,不僅能使基于全新原理的新一代超短超強(qiáng)激光的強(qiáng)度有數(shù)量級(jí)突破,還能打破傳統(tǒng)方案產(chǎn)生的激光波長、寬度、強(qiáng)度等方面局限,大大拓展其應(yīng)用前景。更關(guān)鍵的是,只有開拓發(fā)展新原理,中國才可能在這一領(lǐng)域另辟蹊徑,后來居上。
OPCPA超短超強(qiáng)激光裝置的原理,就是一束光經(jīng)另一束同步光“加油”后再壓縮,成為超短超強(qiáng)激光。兩束光能否精確同步,是決定成敗的重要因素之一。國際同行慣常思路,都從提高電子學(xué)方法的時(shí)間同步精度動(dòng)腦筋,這好比盡量“同時(shí)”打開兩只手電筒,時(shí)間差最多控制到100億分之一秒量級(jí),但難以做到。研究組提出“把同一只手電筒的光分成兩股”的新思路,解決同步難題。測試證明,同步精度果然提高10倍以上。這成為自主創(chuàng)新成功的起點(diǎn)。
英、美、俄、日等國科研機(jī)構(gòu)都與我國幾乎同時(shí)開展OPCPA激光裝置研究,研究組在徐至展的帶領(lǐng)下埋頭苦干,2002年3月,突破3.6太瓦;9月底接近10太瓦;10月達(dá)到“16.7太瓦”峰值……
如今,徐院士和他的研究組已把眼光從10太瓦級(jí)(100億千瓦)提升到拍瓦級(jí)(1萬億千瓦)?!案偁帉?duì)手”美國勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室、英國盧瑟福實(shí)驗(yàn)室、日本大阪大學(xué)等也已將此列入研發(fā)計(jì)劃。除去實(shí)驗(yàn)室研究,如何將新技術(shù)盡快服務(wù)社會(huì),正成為研究組積極思考的問題,如利用OPCPA超短超強(qiáng)激光裝置發(fā)出的新波段激光,提高飛秒激光雷達(dá)的“視力”和“視野”,改進(jìn)監(jiān)控大氣污染的有效性,提供海洋探測新手段等。