激光的威力足以研究新物理学

在一篇登上《应用物理快报》（Applied Physics Letters）封面的论文中，一个国际研究团队展示了一种增加激光强度的创新技术。这种基于光脉冲压缩的方法，将使一种从未被探索过的新型物理——量子电动力学现象——达到临界值的强度成为可能。

自从Donna Strickland和Gerard Mourou在1985年发明频率漂移放大技术以来，激光功率显著增加，在最近几年终于达到了极限。各研究人员都希望通过放大激光的能量以增加其功率，但这种方法成本高昂，而且需要非常大的光束和光学元件。

一个由国家科学研究所（INRS）的Jean－Claude Kieffer，俄罗斯科学院应用物理研究所的E． A． Khazanov以及2018年诺贝尔物理学奖获得者巴黎理工大学荣誉教授Gerard Mourou组成的团队，采取了与以往不同的方法来达成10²³瓦的功率，他们并非从增加激光能量的角度出发，而是将脉冲持续时间缩短到几飞秒。这能够让系统保持在合理的规模内，并降低运行成本。

图片来源：国家科学研究所（INRS)

为了产生尽可能短的脉冲，研究人员利用了非线性光学效应。“激光束穿过极薄且完全均匀的玻璃板。这种固体介质中的波的特殊行为拓宽了频谱，当它在玻璃板出口被重新压缩时，脉冲变短了，”Kieffer说道。

在INRS的先进激光光源（Alls）设施中，研究人员将10飞秒脉冲的能量限制在3焦耳以内，即300太瓦（10¹²瓦）。他们计划在5飞秒内以13焦耳能量，即10¹⁵瓦的强度重复这项实验。

Kieffer说：“如果我们能产生非常短的脉冲，我们就会进入相对论类别的科学。这是一个非常有趣的方向，有可能将科学界带向新的视野。这是一件很好的作品，巩固了这项技术的最高潜力。”

DOI： 10．1063／5．0008544