中国科学院上海光学精密机械研究所与俄罗斯科学院应用物理研究所联合团队:揭示艾瓦激光脉冲压缩的最佳途径


人造最强峰值功率激光是十拍瓦(即1016瓦),而艾瓦激光(千拍瓦)是未来探索真空物理、宇宙起源和物质能量转换等极端科学问题的关键工具,但装置核心器件——光栅压缩器中的面型误差会引发严重的光场时空耦合畸变,导致聚焦光强显著下降——这是制约艾瓦激光装置实现最高聚焦光强的核心瓶颈。
此前,中国科学院上海光机所李朝阳研究员在国际上率先揭示光栅表面面型误差诱发光场时空耦合畸变、进而降低聚焦光强的物理机制。在此基础上,李朝阳研究员与俄罗斯应用物理研究所埃菲姆·哈赞诺夫院士合作,构建了完整解析模型与改进数值算法,提出新型压缩器构型,并量化指出:当光栅均方根粗糙度低于10纳米时,时空耦合畸变对聚焦光强的影响可忽略,这为米量级光栅制造提供了明确阈值。该研究为艾瓦级激光研制,尤其是核心部件——压缩器——设计与制备,提供了关键理论依据,推动超强激光向更高水平发展。

团队介绍
李朝阳,中国科学院上海光学精密机械研究所研究员。中国科学院领军人才,国家和上海市海外青年人才,美国光学学会高级会员,中国光学学会终身高级会员,中国光学学会全国光学青年学术论坛主席团副主席,美国光学学会Optics Express杂志副编辑等。长期从事超强激光科学与技术研究,参与国内外多个超强超短激光装置研制,多项创新技术已在上述装置应用。曾获中国光学十大进展(两次),日本激光学会业绩赏,日本大阪大学赏和近藤赏等。以第一作者发表高水平论文40余篇。
埃菲姆·哈赞诺夫(Efim Khazanov),俄罗斯科学院应用物理研究所首席科学家,中国科学院上海光学精密机械研究所客座教授。俄罗斯科学院院士,美国光学学会会士。主导研制了俄罗斯PEARL及其升级版PEARL-10拍瓦激光装置,提出的非线性压缩方法解决了超强超短激光自聚焦抑制与光束质量控制等关键技术难题。曾获颁上海市“白玉兰纪念奖”。

作者合影
文章信息
Two-grating compressor for sub-exawatt lasers: Optimal design for highest focal intensity
Efim Khazanov; Zhaoyang Li
Matter Radiat. Extremes 11, 037201 (2026)
https://doi.org/10.1063/5.0293963

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来源:MRE期刊

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