北京
2017年10月24日深夜
上海浦东张江
超强超短激光实验室里爆发出欢呼声
“羲和”激光装置首次实现
10拍瓦激光放大输出！
中国科学院上海光学精密机械研究所
（以下简称上海光机所）
研究员於亮红坐在角落一只小箱子上
倚着墙壁的他
只觉得整个人都“空”了
假如地球外有一个巨大的透镜
把照射在地球上的所有太阳光
聚焦在一根人类头发丝直径大小的点上
产生的光强相当于1个拍瓦
10拍瓦就相当于10个太阳的光强
中国科学院院士、上海光机所研究员李儒新
给这座“上海超强超短激光实验装置”
取了一个颇具中国式浪漫的名字：
羲和
在《山海经》的神话传说中
羲和女神是10个太阳的母亲
超强超短激光
是世界各国都在争夺的科技制高点
“超强”指脉冲功率极高
“超短”指一个脉冲的时域尺度极短
功率等于能量除以时间
当分子极大而分母极小时
瞬时功率就会达到惊人的强度
超短激光脉冲在能量放大过程中极具破坏性
这一度成为该领域最大的制约瓶颈
1985年
国外科学家提出啁啾脉冲放大技术(CPA)
后来又有了光参量啁啾脉冲放大技术(OPCPA)
为解决该瓶颈问题提供了思路
中国科学院院士、上海光机所研究员徐至展
是国内这一领域的先行者
2002年
他领衔率先完成
“小型化OPCPA超短超强激光装置”
后来，徐至展和他的学生李儒新接力奋斗
上海光机所先后实现0.89拍瓦、1拍瓦的目标
2013年
以CPA技术为基础的“羲和”攻关团队成立
当年就研制出2拍瓦激光放大系统
在CPA技术路线中
钛宝石晶体是重要的能量储蓄池和放大站
但它产生的“横向寄生振荡”
会消耗很大一部分晶体中的储能
严重制约了激光强度的提高
2014年
上海光机所团队实现有效抑制寄生振荡
显著提升了输出能量
在向5拍瓦、10拍瓦进军的过程中
随着钛宝石晶体的横截面积进一步增大
寄生振荡的抑制技术也在不断地更新换代
▲用于“羲和”装置的钛宝石。
小池养不出大鱼
要想获得更强的激光
必须找到更广阔的空间
2015年
“羲和”装置关键技术验证的原型——
5拍瓦激光系统落户张江
第一批来到张江的科研人员
像盖房子一样从零开始搭建这座大科学装置
由于缺乏先例
他们只能边研究、边建设
2016年1月4日
“羲和”项目正式立项
但我们的起跑并不算早
此时欧盟极端光设施计划项目已经立项4年
投资巨大，雄心勃勃
正向着10拍瓦激光这个高地冲锋
“做科学一定要抢占世界第一
第一和第二的意义完全不同。”
徐志展的这句话，团队成员都放在心上
他们一分一秒都不敢耽搁
在上海市政府、浦东新区政府的全力支持下
“羲和”当年批复、当年开工、当年建设
创造了速度奇迹
▲“羲和”装置大楼。
要实现10拍瓦激光
需要前所未见的大口径钛宝石晶体
2017年，上海光机所的钛宝石课题组
成功生长出直径达235毫米的优质钛宝石晶体
为“羲和”团队提供了最坚实的底气
迄今
这仍然是世界上口径最大的钛宝石晶体
2017年3月起
团队每个成员都进入冲刺状态
2017年10月，国庆节和中秋节连在一起
“羲和”团队继续加班加点地推进着项目
项目领导提出请大家一起到饭店吃顿好的
但被大家“拒绝”了
理由是实验不能中断
最后只好给全体成员订了外卖
这也成了大家“最难忘的一次聚餐”
10月18日
“羲和”团队依旧没有看到突破
此时寄生振荡已经成了最后最难的卡点
为了解决这个难题
团队一度把所有参数都推倒重来
10月24日，终于迎来了胜利的曙光
这一天，正是党的十九大胜利闭幕的日子
无与伦比的喜悦和自豪
绽放在每一个人心中
▲10拍瓦放大输出当天团队合影。
10拍瓦激光放大输出
被《科学》杂志列为
在激光脉冲功率提升方面
取得的第5大里程碑式进展
此前的4个里程碑式进展都由美国科研机构完成
但“羲和”团队明白
最大的荣誉属于未来
2018年
上海光机所又启动了100拍瓦激光装置研制工作
新装置名为“极端光物理线站”（SEL）
在与“羲和”装置相距1千米外的地方
一个新的梦想正在逐渐成型
“更高、更快、更强”
这句著名的奥林匹克格言
同样可以形容这群激光人的追梦历程
100拍瓦激光装置建成后
将用于更加前沿的科学研究
经典的爱因斯坦质能方程E=mc²
描述了将物质燃烧释放巨大能量的过程
未来借助超强超短激光产生的惊人强度
我们或许将看到一个与之相反的过程：
能量创造物质
人类对于宇宙起源等终极命题
或将产生全新的认识
这些看似平凡的科研人员们
还在继续奋力奔跑
这次在前方等待他们的
是灿若100个太阳的荣光
阅读全文请见
来源：中国科学报
责任编辑：王颖
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