震撼！单次就能测万亿瓦激光脉冲，光学界“老大难”问题被攻克

近日，科研领域传来一则令人振奋的消息！来自孟买塔塔基础研究所（TIFR）的研究人员取得了一项重大突破，他们成功开发出一种全新且强大的方法，能够在单次测量中精准测定超短、高能激光脉冲，一举解决了长期以来在捕捉这类复杂激光脉冲轮廓方面存在的难题。这一创新成果对于正朝着前所未有的高能量水平发展的激光技术以及基于等离子体的光学研究来说，意义非凡。相关研究成果已发表在光学领域的顶尖开源期刊《Optica》上。

激光堪称现代最卓越的技术之一，它发出的光脉冲持续时间极短，是人类创造出的最短的时间之一。而且这些短暂的闪光蕴含着巨大能量，其峰值功率远超全球总耗电量，达到了令人惊叹的程度。在激光领域，光学的发展围绕着超高功率展开。

然而，要精确测量这些激光脉冲的时间结构和形状，一直是科学界面临的巨大挑战。过去几十年间，科学家们虽然研发出多种技术，但问题依旧不少。比如，当强大的激光脉冲穿过任何材料时，其时间节奏就会发生扭曲，脉冲功率越大，扭曲就越严重。另外，激光束内不同位置的脉冲时间轮廓也不一样。以往科学家们可能不太在意光束不同位置的差异，但随着光束变宽或在介质中传播距离变长，这种差异带来的影响就会变得极为关键，会显著改变脉冲。在超高的峰值功率下，了解光束不同空间位置的脉冲持续时间就显得尤为重要。

TIFR的研究团队巧妙地运用了一种特别设计的仪器，同时在超短激光束的不同空间点测量时间轮廓。他们采用了一种名为“光谱干涉测量法”的光学技术，该研究还得到了瑞典于默奥大学的协作支持。如今，科学界正致力于实现前所未有的激光峰值功率（数万万万亿瓦！），激光束直径也达到几十厘米，这项新方法不仅极为实用，更是必不可少。

此外，这种测量方法还有一大优势。超高功率激光每隔一段时间才发射一次脉冲，间隔可能是几秒、几分钟甚至几小时。以往测量脉冲轮廓需要采集多个脉冲，操作起来十分繁琐。而TIFR的新技术只需测量单个脉冲就能完成任务。

随着激光峰值功率不断攀升，普通的固体光学元件因会被电离而无法承受。目前技术正朝着使用电离物质，也就是“等离子体”来设计光学元件的方向发展。但等离子体极不稳定，会进一步扭曲入射激光脉冲的时空轮廓。TIFR的测量方法正好能完美应对这种情况，精确测量出这些扭曲。可以说，这项新技术为极端激光研究带来了重大变革，有望成为所有超高峰值功率激光测量的“一锤定音”之法。

参考资料：DOI： 10.1364/OPTICA.522870