瑞典最强激光器实现创纪录短脉冲发射

瑞典于默奥大学的研究人员首次展示了其大型激光设备的全部性能。该团队报告称，他们生成了超短激光脉冲、极限峰值功率和精确可控波形的组合，这使得探索自然界中最快的过程成为可能。

这款定制激光系统名为“光波合成器100”（LWS100），长11米、宽1.5米，远大于许多尺寸可能只有铅笔或书本大小的商用激光器。LWS100的尺寸对于生成和放大超短激光脉冲至极限峰值功率是必要的。

于默奥大学的激光器长达11米，可产生超短脉冲

这项研究成果已发表于《自然-光子学》杂志。该激光系统峰值功率达100太瓦。于默奥大学表示，这一输出功率相当于全球平均用电负荷的五倍——尽管仅能维持数十亿分之几秒的时间。这使该系统成为瑞典最强大的激光装置，为诸多突破性应用开启了大门，例如理解生物分子中的超快过程、研发光驱动电子设备以及提升太阳能电池板效率。

“拍摄”电子运动轨迹
于默奥大学特别指出，该系统的卓越之处在于其激光脉冲不仅具备极短周期（4.3飞秒）和超高强度特性，更拥有可复现且完全可控的电场波形——每个脉冲都能保持完全一致的波形特征。

实现这种精度控制对大型激光系统而言尤为困难，但对众多尖端应用却至关重要。这种控制能力可产生更短的阿秒级X射线脉冲，用于“拍摄”电子运动的实时影像。

“我们现在可以证明，该系统完全实现了我们建造时的设计愿景。这是我们研究领域的里程碑。”于默奥大学教授Laszlo Veisz表示。

László Veisz教授及其团队研制出于的新型激光器

凭借极端的时间与空间聚光特性，该激光系统已规划多项前沿实验。通过整形和聚焦超短脉冲，可在微型加速器中将阿秒级电子束加速至超相对论能量，或打造下一代X射线源以推动阿秒科学发展。

该激光系统于2022年在于默奥大学物理系安装落成并正式启用。本次发表在《自然-光子学》的论文，是首篇展示其完整性能的科学研究成果。

论文摘要写道，这是一种增强型光学参量啁啾脉冲放大系统，可产生峰值功率约100太瓦、脉冲持续时间短至4.3飞秒且具备完整波形控制的光脉冲。通过三级级联放大结构——每级包含两个分别增强互补光谱波段的光学参量放大器——采用相干场合成技术生成了覆盖可见光到近红外范围的宽带光谱。

所得光瞬变体的波形稳定度优于300毫弧度，聚焦强度达10²¹瓦/平方厘米，并展现出卓越的高时间对比度动态范围。这些特性共同使该系统特别适用于要求苛刻的相对论性激光-等离子体实验。