大阪大學的研究人員提出了下一代超強激光器的概念，可能會將目前的記錄從10佩塔瓦提高到500佩塔瓦。超短脈沖和超高能量的超強激光是探索物理學、宇宙學、材料科學等未知領域的有力工具。在著名技術 ＂啁啾脈沖放大（CPA）＂（2018年諾貝爾物理學獎）的幫助下，目前的記錄已經達到了10皮塔瓦特（或10＾16瓦特）。

激光器的“進化史”

1960年，由T．H．Maiman博士發明的激光器，具有高強度（或脈沖激光器的高峰值功率）的一個重要特點：歷史上，激光峰值功率經歷了兩個階段的發展。就在激光器誕生后，Q開關和鎖模技術將激光峰值功率提高到了Kilowatt（10＾3瓦）和Gigawatt（10＾9瓦）水平。

1985年，Gérard Mourou和Donna Strickland發明了CPA技術，通過該技術避免了材料損傷和光學非線性，激光峰值功率被大幅提高到Terawatt（10＾12瓦）和Petawatt（10＾15瓦）水平。

如今，歐洲（ELI－NP激光器）和中國（SULF激光器）分別演示了兩種10－Petawatt CPA激光器。全球佩塔瓦激光器的設施規模非常大，項目投資也非常高。

近日，發表在《科學報告》上的一項研究中，來自大阪大學的研究人員提出了下一代超強激光器的概念，其模擬峰值功率達到了Exawatt級別（1 Exawatt等于1000 Petawatts）。這意味著：超強激光器下一步的發展方向是通過壓縮脈沖持續時間而不是增加脈沖能量來進一步提高峰值功率。

項目研究歷程

在以前的研究中（OSA Continuum，DOI： 10.1364／OSAC.2.001125），該小組開發了一種新的設計——廣角非共線光學參量啁啾脈沖放大（WNOPCPA），以增加放大的光譜并相應地減少壓縮脈沖。

在新改進的設計中，該小組通過使用雙束泵浦的WNOPCPA和精心優化的相位匹配，完全避免了泵浦干擾，完成了具有兩個寬光譜的超寬帶帶寬，從而實現了＜10 fs的高能激光放大。

研究小組成員李昭陽聲稱：＂這種設計有兩個優點：一是WNOPCPA中的超寬帶放大，二是后壓縮中非線性頻譜拓寬的增強。這項研究可能為進一步提高激光峰值功率，甚至達到Exawatt級提供了可能的途徑。＂

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