超强超快激光的特点与发展

1990年代，中科院上海光机所、西安光机所、物理所在“八五”攀登计划项目、“九五”攀登计划预选项目和 “九五”中国科学院重大基础研究项目等的支持下，不仅在超强超快激光技术的研究，而且在超强超快激光与物质的相互作用和在交叉学科的前沿基础研究等方面也取得重要进展。例如成功建成了具有国际一流水平的小型化飞秒、5太瓦级超强超快激光实验装置；在超强超快激光驱动的高次谐波辐射，超强超快激光与原子、分子、团簇的相互作用动力学行为，超强超快激光与单电子的相互作用，超强超快激光与高温高密度等离子体的相互作用以及多类超快过程等的研究方面也都取得重要成果，受到国际同行关注。

1999年7月在瑞士召开的国际超快光学会议上，国际著名的强场激光物理学家巴蒂（C. Barty）在开幕式上作了题为“全世界高强度激光的挑战、前景与展望（High Intensity Lasers Around the World: Challenges, Prospects, Perspectives）”的大会主题报告，当他评述当前全世界正在运行的小型化台式超强超快激光装置时，特别列举了中科院上海光机所的5.4太瓦、46飞秒级小型化超强超快激光装置，当场展示该装置的多张图片。表明中国在国际超强超快激光领域已占有一席之地。

上海光机所强光光学开放实验室近年来牵头并与国内一流科研机构及高等院校进行了成功的合作研究，该实验室在超强超快激光领域已逐渐成为我国基础研究以及高技术与交叉学科领域中的应用基础研究基地，国际交流与合作研究基地，以及培养与吸引青年科技人才的基地。1999年该实验室牵头并主持申请的国家“973”基础科学前沿项目“超强超短激光科学中若干重要前沿问题”，经严格评审，成功立项，是当年“973”项目中“基础科学前沿领域”的首批入选项目。

为开拓发展OPCPA新原理，上海光机所强光光学开放实验室利用自行发展的小型化高功率钕玻璃强激光系统结合国内已有的非线性晶体的传统优势与基础，已部署进行10太瓦级OPCPA新原理的实验验证，并探索建成基于OPCPA原理的小型化10太瓦（即“13号”）级和更高数量级超强超快激光装置的全新科学技术途径。目前在OPCPA新原理验证的实验与理论研究方面及系列关键技术的攻关上，取得了重要进展。这些工作不仅为基于OPCPA的小型化10太瓦级超强超快激光装置的顺利建成，而且也为开拓一条能突破原有台式CPA技术无法跨越1021瓦/厘米2光场条件屏障的新途经，从而在短时间内直接促使我国超强超快激光走向世界的最前列奠定了扎实基础。

最近，上海光机所强光光学开放实验室成功建立了当前我国最为先进并达到国际一流水平的15太瓦、35飞秒级小型化超强超快激光装置。该激光系统具有优良的光束质量，具备了提供1018～1019瓦/厘米²的超高激光功率密度的强场超快极端条件的能力，是进行相对论性强场与物质相互作用研究不可缺少的实验工具。

中科院西安光机所首次实现了掺铬氟化锶锂激光器的双波长运转，得到45飞秒的激光短脉冲；在同步泵浦多波长飞秒激光器研究中获双波长运转参数的优良指标，其三波长飞秒激光运转属首创成果等。在超快X射线探测原理与技术方面，也获得了多项具有国际先进水平的成果。如研制成功微通道板(MCP)选通50皮秒分辨能力的X射线分幅相机，以及0.88皮秒分辨能力的X射线条纹相机。

天津大学开展飞秒激光的研究工作近20年，积累了丰富的理论和实验经验。在飞秒固体激光研究中，首次观察到自锁模自调Q、飞秒脉冲分裂、脉冲碰撞、脉冲序列周期性调制，以及飞秒太瓦激光脉冲在液体传输中的平台超连续光谱等多种新现象。