中科院上海光機所上海科技大學超強雷射光源聯合實驗室傳出喜訊，這裡的科研團隊在張江綜合性國家科學中心超強超短雷射實驗裝置（SULF）上，成功實現了5拍瓦雷射脈衝輸出，這是世界上成功輸出瞬時功率的最高值，標誌我國在該領域達到了國際領先水平。SULF的下一個目標將是在國際上率先實現10拍瓦雷射輸出。
瞬間功率為全球電網平均功率2000多倍
1拍瓦相當於全球電網平均功率的500倍。峰值功率1拍瓦的雷射，其光強就相當於將照到地球上的所有太陽能量聚焦到一根頭髮絲上，這是人類已知的最高光強光源。
雖說是超強超短，但實際上非常安全。「我們達到5拍瓦的雷射輸出，其實每個雷射脈衝能量還不到200焦耳。」中科院上海光機所科研人員說，「這隻相當於普通微波爐開動高火0.1秒鐘的能量。」
據悉，科學家通過該裝置輸出的超強超短雷射，峰值功率可達5. 3拍瓦，是目前已知的國際最高雷射脈衝峰值功率，瞬間爆發的功率相當於全世界電網平均功率的2000多倍，對應的極端物理條件通常只有在恆星內部或黑洞邊緣才能產生。
入列上海科創中心首批重大項目
在國家發改委和上海市的共同支持下，以10拍瓦雷射裝置為核心的上海超強超短雷射實驗裝置的研製已被納入上海建設具有全球影響力的科創中心、打造世界級重大科技基礎設施集群的首批重大項目，也將是上海張江綜合性國家科學中心的核心平臺之一。
超強超短雷射的發展已經成為國際科技競爭重大前沿領域之一，建設SULF這一可望達到國際領先水平的大科學設施，符合國家重大需求、上海科創中心建設，具有重要的社會效益。中科院上海分院院長、上海科技大學黨委書記朱志遠表示，未來數年，上海張江綜合性國家科學中心超強超短雷射實驗裝置將與上海光源、軟X射線自由電子雷射一起，組成張江「超級光源」，成為照亮科學前沿、探索技術高地的一大中流砥柱，也為上海建設具有全球影響力的科創中心提供有力支撐。
中科院團隊在國際競賽中脫穎而出
因為能產生極端條件，所以應用也非常廣泛。科學家可以利用這特殊的雷射用於研製電子加速器和超快X射線源；可以製造反物質、還可能探測暗物質，來研究天體物理和宇宙起源。
國際上多個國家投入巨資大力發展超強超短雷射光源，以及依託其的前沿科技創新平臺，這一領域的國際競爭非常激烈。2012年，歐盟投資8.5億歐元，計劃於2018年建成10拍瓦的雷射用戶裝置，法國和英國也正在研製各自的10拍瓦雷射裝置，美、俄、日等則提出了百拍瓦級超強超短雷射裝置的研究設想。
2013年，上海光機所團隊在世界上率先研製成功2拍瓦的雷射放大系統，為當時國際最高峰值功率。去年年底，該團隊研製成功5拍瓦雷射放大技術驗證系統。「當功率高到一定程度，再提高哪怕一點點，都相當困難。」裝置主要研發人員、上海光機所梁曉燕研究員說，突破的關鍵在於如何將更高能量傳遞給輸出的超短的雷射脈衝。
據悉，該雷射裝置採用基於大口徑鈦寶石晶體的啁啾脈衝放大（CPA）技術路線。項目研究團隊創新發展了大口徑高增益CPA放大器的主動寄生振蕩抑制技術和雷射光譜色散的精密控制補償技術等，國際上首次實現了200焦耳以上能量水平的寬帶（70納米）雷射放大輸出。主放大器輸出的數納秒級啁啾脈衝經過採用大口徑光柵的脈衝壓縮器壓縮至亞30飛秒脈衝，壓縮後雷射脈衝的峰值功率最高可達5.3拍瓦，這是目前已知的國際最高雷射脈衝峰值功率。SULF繼續升級，其輸出的各種波段的輻射脈衝，其時間寬度會從飛秒級，提高到阿秒(10的負18次方秒)級、甚至仄秒(10的負21次方秒)級，將開闢光波電子學與信息新技術、超快光核物理研究的新學科領域。
該項重大進展為SULF項目實現10拍瓦雷射脈衝輸出的研製目標奠定了堅實的技術基礎。據悉，SULF項目預計將首批建成包括極端條件材料科學研究平臺、超快亞原子物理研究平臺和超快化學與大分子動力學研究平臺等3個用戶實驗終端，服務於物質科學與生命科學的研究。面向國內外高校，科研機構和企業全面開放，形成多學科綜合研究平臺。
上海科技大學物質學院副院長、特聘教授劉志說，裝置的作用可以發揮多大，與用戶息息相關，他希望未來能有更多科學家通過這個平臺做出一流科研，去發現這種超級光源的更多用途。