長久以來，讓激光變得“超強”是科學家們(men) 努力的方向。兩(liang) 年前的諾貝爾物理學獎，將“啁啾脈衝(chong) 放大技術（CPA）”這個(ge) 略顯拗口的名字帶進了公眾(zhong) 視野。正是基於(yu) 這項技術，位於(yu) 上海張江的超強激光已達到10拍瓦級，並向百拍瓦級激光穩步邁進。

　　中國科學院上海光學精密機械研究所沈百飛項目組耕耘超強激光與(yu) 物質相互作用逾30年，取得了多項引領性研究成果，成為(wei) 上海超強超短激光實驗裝置與(yu) 國家重大科技基礎設施硬X射線自由電子激光裝置中“極端光物理線站”設計的重要依據。在日前舉(ju) 行的上海市科學技術獎勵大會(hui) 上，“超強激光驅動粒子源與(yu) 新光場”項目被授予2019年度上海市自然科學獎一等獎。

　　尋求突破 發展潛力大

　　“國際頂尖學術期刊《自然》（Nature）在預測今年重要科學領域的趨勢及挑戰中提到，超強超短激光的出現使我們(men) 能夠在實驗室創造前所未有的極端物理條件，開創了很多新的研究方向。”沈百飛介紹。

　　據悉，超強激光驅動粒子源具有加速能力強、束源小、流強高的特點，在聚變快點火、質子成像、癌症治療等方麵具有重要的應用價(jia) 值與(yu) 發展潛力。

　　在超強激光物理領域，離子加速是一個(ge) 極為(wei) 重要的研究方向。不過，這幾年的發展並不順利。“目前最為(wei) 成熟的機製叫做‘靶後鞘層加速’，它有能量小、轉換效率低、能譜寬等缺點。在近20年的時間內(nei) ，質子能量增長不到一倍。”沈百飛說。如何突破原有機製的局限，是超強激光離子加速的核心挑戰。

　　啃硬骨頭 屢獲重大突破

　　近年來，隨著激光強度的提高，強激光驅動正電子源逐漸成為(wei) 可能，這項工作也迅速得到國際上的廣泛關(guan) 注。“2016年，我們(men) 在國內(nei) 首次實現激光驅動正電子的產(chan) 生，這是在我們(men) 超強激光反物質物理、正負電子對撞研究等方麵的重大突破。”沈百飛興(xing) 奮地表示。

　　科研人員敢“啃最硬的骨頭”，開辟了強場渦旋激光物理這一新的前沿領域，成為(wei) 國際關(guan) 注焦點並得到了實驗驗證。“渦旋激光將平直波麵變成螺旋狀，其強度分布則是中空結構，它的重要特點是具有軌道角動量。”沈百飛說。項目組還突破傳(chuan) 統光學方法的損傷(shang) 閾值限製，在國際上首次提出“光扇”靶結構，將渦旋光研究推進到超強激光領域。

　　一張帆船在大海中航行的圖片，總被沈百飛用來解釋幾者間的關(guan) 係。“超強激光的光壓可驅動離子加速，就如同風驅動帆船；而超強渦旋激光提供了角動量這一全新的維度，猶如為(wei) 帆船增加了舵。”

　　此外，項目組首次提出“光扇反射”產(chan) 生超強渦旋激光的方法，並提出兼具高強度、短波長、高角量子數的渦旋高次諧波理論機製，獲得實驗驗證。

　　接續奮鬥用好“屠龍劍”

　　這些成果的背後，是老中青三代人的接續奮鬥。沈百飛的導師是我國超強超短激光與(yu) 強場物理新領域的奠基者與(yu) 領頭人徐至展院士，他的不少學生已成為(wei) 中國超強激光科學領域的骨幹科學家。而沈百飛也已培養(yang) 博士生20餘(yu) 名，這些青年才俊也正接過前輩傳(chuan) 下的接力棒。

　　上周末，在中科院上海光機所第十六屆公眾(zhong) 科學日的“激光之最”環節，首先與(yu) 大家見麵的就是超強超短激光裝置。所謂“超強”，是激光脈衝(chong) 峰值功率達到拍瓦級；所謂“超短”，是脈衝(chong) 寬度達到數十飛秒級（1飛秒=1千萬(wan) 億(yi) 分之一秒）。功率如此之高的激光，能在實驗室裏創造出類似於(yu) 恒星內(nei) 部、黑洞邊緣的極端條件，在許多科技領域有重要價(jia) 值。

　　在沈百飛眼中，超強超短激光裝置是“屠龍劍”。如今，坐落於(yu) 張江的上海超強超短激光實驗裝置已經基本建成。而以100拍瓦超強超短激光為(wei) 核心的硬X射線自由電子激光裝置也正抓緊建設。