由思克萊德大學所主導的一項研究，成功搭建出了激光驅動的“反射鏡”，能夠反射或操縱光線。

這種反射鏡的存在時間非常短，但是用處卻非常大：它能將通常體(ti) 積約飛機庫般大小的超高功率激光器縮減到學校地下室大小，且有望用於(yu) 製造各類基於(yu) 等離子體(ti) 的高損傷(shang) 閾值光學元件，並最終用於(yu) 製造占地麵積小的超高功率、超短脈衝(chong) 激光係統。

這種用激光製造反射鏡和其他光學元件的新方法，為(wei) 開發下一代百拍瓦（10的15次方瓦）級甚至艾瓦（10的18次方瓦）級高功率激光器奠定了基礎。此項研究發表於(yu) Communications Physics。

 Dino Jaroszynski教授研究等離子體(ti) 光子結構的實驗裝置，該裝置位於(yu) 英國盧瑟福國家實驗室激光中心

此項研究由思克萊德大學物理係的Dino Jaroszynski教授領導。他說：“高功率激光器是許多領域中不可或缺的研究工具，如醫學、生物學、材料科學、化學和物理學等。降低高功率激光器成本、使其能夠得到更廣泛的應用，將會(hui) 極大地改變科學研究方式——任何一所大學都能以合理的價(jia) 格購買(mai) 到一台體(ti) 積一間房間大小、甚至能放在桌麵上的高功率激光器。”

“這項工作提出了一種製造光學元件的新方法，極大地推動了高功率激光器的發展；所製造的光學元件比現有元件更耐用，而且具有獨特的瞬態特性，改變了現有高功率激光器的模式，將會(hui) 刺激新的研究方向發展。研究中所提出的新方法對研發和使用高功率激光器的研究群體(ti) 具有重要意義(yi) 。”

“我們(men) 研究小組目前正在計劃進一步的原理驗證實驗，以證明等離子體(ti) 光學元件的耐久性和精確性。”

這項新研究使用對向傳(chuan) 播的激光束生成了層狀等離子體(ti) 反射鏡。等離子體(ti) 是完全電離的氣體(ti) ，可見宇宙的大部分都是等離子體(ti) 。對向傳(chuan) 播的激光束在等離子體(ti) 中產(chan) 生拍波，擾動電子和離子，將其分成了規則的層狀結構，就像非常堅固、高反射率的反射鏡。

這種反射鏡隻能存在幾皮秒（不到10的14次方分之一秒）的短暫時間。這種短暫存在的分層結構能夠反射或者操縱高功率的激光，被稱為(wei) 體(ti) 布拉格光柵。這種結構類似於(yu) 晶體(ti) 中的布拉格結構，直徑隻有幾毫米，有望用於(yu) 製造各種基於(yu) 等離子體(ti) 的高損傷(shang) 閾值光學元件，助推占地麵積小的超高功率、超短脈衝(chong) 激光係統的研發。

思克萊德大學的Gregory Vieux博士與(yu) Jaroszynski教授一起設計並在英國科學與(yu) 技術設施委員會(hui) 的盧瑟福·阿普爾頓實驗室進行了實驗。

他說：“這種產(chan) 生瞬態強等離子體(ti) 發射鏡的新方法有可能會(hui) 徹底改變加速器和光源設施，因為(wei) 這種方法有望大大壓縮加速器和光源的體(ti) 積、使其能夠產(chan) 生比其他方法都短的多的超短時間、超強的光脈衝(chong) 。”

“等離子體(ti) 能承受高達每平方厘米10的18次方瓦的強度，比傳(chuan) 統光學係統的損壞閾值高4到5個(ge) 數量級。利用這一點能將光學元件的體(ti) 積縮小兩(liang) 到三個(ge) 數量級，幾米大小的光學元件可被縮小到毫米或厘米級。”

文章見：Grégory Vieux et al, The role of transient plasma photonic structures in plasma-based amplifiers, Communications Physics (2023). DOI: 10.1038/s42005-022-01109-5。