上海超强超短激光输出功率世界领先，将来或可改进“质子刀”

如何能拍摄到原子运动的清晰图像？可用于癌症治疗的质子刀是否有可能更小型化？这些或许都要依靠超强超短激光的“能力。”

澎湃新闻(www.thepaper.cn)记者近日获悉，在位于上海浦东张江高科技园区的中科院上海光机所-上科大超强激光光源联合实验室中，上海超强超短激光实验装置（SULF）的预研工作取得重要阶段性进展，成功实现了5拍瓦激光脉冲输出，达到当前国际同类研究的领先水平。SULF项目计划于2017年在国际率先实现10拍瓦激光输出目标。

有关负责人介绍，超强超短激光能在实验室内创造出前所未有的超强电磁场、超高能量密度和超快时间尺度综合性极端物理条件，在台式化加速器、超快化学、阿秒科学、材料科学、激光聚变、核物理与核医学、高能物理等领域具有重大应用价值。因此，多个国家投入巨资开展10拍瓦（1拍瓦=1千万亿瓦）级大型超强超短激光装置的研制。

在国家发改委和上海市的支持下，以10拍瓦激光装置为核心的上海超强超短激光实验装置（SULF）的研制已被纳入上海建设具有全球影响力的科创中心、打造世界级重大科技基础设施集群的首批重大项目，也将是上海张江综合性国家科学中心的核心平台之一。

来自中科院上海光机所的激光专家介绍，超强超短激光有着多种用途，比如在生物领域，可用于研制台式化电子加速器和超快X射线源，用于对蛋白质中原子运动的成像探测，揭示生命的奥秘；可用于研制基于小型化激光质子加速器的激光质子刀，用于癌症的治疗；产生的阿秒（10-18秒）脉冲还可以用于探测原子内电子的运动，推动材料科学与信息技术的进步；超强超短激光还可用于产生反物质，研究天体物理和宇宙起源，将来还可能用于真空结构和暗物质的探测。

张江的超强激光光源联合实验室的技术人员告诉澎湃新闻记者，项目团队在国际上首次实现了200焦耳以上能量水平的宽带（70纳米）激光放大输出。主放大器输出的数纳秒级啁啾脉冲经过采用大口径光栅的脉冲压缩器压缩至亚30飞秒脉冲，压缩后激光脉冲的峰值功率最高可达5.3拍瓦，这是目前已知的国际最高激光脉冲峰值功率。

SULF项目预计将首批建成如下3个用户实验终端，服务于物质科学与生命科学的研究。平台之一是极端条件材料科学研究平台，开展极端物理条件下材料的超高时间分辨动力学研究，在高温高压等极端物理条件下重要材料动态特性研究等方面具有不可替代的重要应用需求。平台之二是超快亚原子物理研究平台：基于激光驱动产生的超快高能粒子束流与光子束流，开展等离子体状态反应截面，低宇宙环境噪声下小截面反应，高能光子巨共振等研究，在天体物理和未来能源研究方面具有重要应用需求。平台之三是超快化学与大分子动力学研究平台：基于激光驱动产生的阿秒X射线源、超快质子束以及太赫兹辐射束，实现有机大分子的结构测定等基础研究。