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強(qiáng)場(chǎng)激光物理及相關(guān)新方向現(xiàn)代科學(xué)重要前沿

來(lái)源:OFweek 激光網(wǎng)2015-01-14 我要評(píng)論(0 )   

強(qiáng)場(chǎng)激光物理是過(guò)去二十多年隨著超短強(qiáng)激光技術(shù)的發(fā)展而快速發(fā)展起來(lái)的前沿學(xué)科。它對(duì)應(yīng)的激光場(chǎng)強(qiáng)具有非常寬的范圍,因而包含了

 強(qiáng)場(chǎng)激光物理是過(guò)去二十多年隨著超短強(qiáng)激光技術(shù)的發(fā)展而快速發(fā)展起來(lái)的前沿學(xué)科。它對(duì)應(yīng)的激光場(chǎng)強(qiáng)具有非常寬的范圍,因而包含了極為豐富的非線性物理。早些時(shí)候,強(qiáng)激光場(chǎng)的概念主要是相對(duì)于原子軌道上的電子感受到的束縛電場(chǎng)而言的。氫原子第一玻爾軌道上電子受到的電場(chǎng)(~5×109V/cm)對(duì)應(yīng)的激光強(qiáng)度約為1016W/cm2,在這種光場(chǎng)條件下,微擾理論已經(jīng)完全不適用。實(shí)際上,在比這個(gè)光強(qiáng)更低的條件下,電子在激光場(chǎng)中的振蕩勢(shì)能就可以超過(guò)某些原子的電離勢(shì)能而使原子電離。強(qiáng)場(chǎng)激光與單個(gè)原子作用已經(jīng)包含二階非線性以上的高階非線性過(guò)程,譬如高次諧波產(chǎn)生。在激光強(qiáng)度接近或者大于1018W/cm2時(shí),一方面由于大量原子被快速電離后形成等離子體,并產(chǎn)生由等離子體集體運(yùn)動(dòng)引起的非線性效應(yīng),另一方面由于電子在振蕩電場(chǎng)中的速度已經(jīng)接近光速,因而引起的相對(duì)論非線性效應(yīng)開(kāi)始起作用。所以這個(gè)激光強(qiáng)度下的激光與物質(zhì)相互作用又被稱為相對(duì)論光學(xué),它是目前國(guó)際上高度關(guān)注的高能量密度物理的重要研究?jī)?nèi)容。最近幾年,隨著歐洲開(kāi)始實(shí)施建造極端光場(chǎng)設(shè)施(ELI),人們甚至開(kāi)始關(guān)注激光強(qiáng)度達(dá)到和超過(guò)1024W/cm2時(shí)的非線性物理,諸如輻射阻尼、真空極化非線性,乃至真空正負(fù)電子對(duì)產(chǎn)生等量子電動(dòng)力學(xué)效應(yīng),將強(qiáng)場(chǎng)激光物理推向新極致。

  強(qiáng)場(chǎng)激光物理及相關(guān)前沿新方向是現(xiàn)代物理學(xué)乃至現(xiàn)代科學(xué)中最重要的前沿之一,不僅有重大的科學(xué)意義,而且對(duì)國(guó)家戰(zhàn)略高新技術(shù)與交叉學(xué)科領(lǐng)域也有重要的推動(dòng)作用。高次諧波和阿秒脈沖產(chǎn)生、強(qiáng)激光在大氣中長(zhǎng)距離傳輸和應(yīng)用、強(qiáng)激光驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生超高梯度電子和離子加速、新型光源(從太赫茲輻射到伽瑪射線)產(chǎn)生、光核物理、快點(diǎn)火激光核聚變和其他新型激光聚變概念等都是這個(gè)領(lǐng)域受到極大關(guān)注的課題。針對(duì)各種潛在的應(yīng)用,這些課題不僅有大量的技術(shù)問(wèn)題有待解決,還有極為豐富的新物理有待人們?nèi)フJ(rèn)識(shí)。

  強(qiáng)場(chǎng)激光物理及相關(guān)新前沿新方向是國(guó)際上現(xiàn)代物理學(xué)乃至現(xiàn)代科學(xué)中非常重要的前沿學(xué)科領(lǐng)域,不僅有重大的科學(xué)意義,而且在國(guó)家戰(zhàn)略高技術(shù)與交叉學(xué)科領(lǐng)域中也有重要的推動(dòng)作用。實(shí)驗(yàn)室主要從事激光物理,特別是強(qiáng)場(chǎng)激光物理及相關(guān)新前沿新方向的開(kāi)拓研究,包括:新一代超強(qiáng)超短激光源物理與技術(shù);強(qiáng)場(chǎng)超快極端條件激光物理的實(shí)驗(yàn)與理論;超強(qiáng)超短激光與物質(zhì)的相互作用;量子相干操控原子與電子、強(qiáng)場(chǎng)高能量密度物理等新前沿新方向開(kāi)拓;基于強(qiáng)場(chǎng)超快條件的超短波長(zhǎng)相干輻射、激光核聚變等戰(zhàn)略高技術(shù)的科學(xué)基礎(chǔ);相關(guān)探測(cè)新技術(shù)新方法及在材料、生命和信息科學(xué)中的交叉應(yīng)用基礎(chǔ)等研究。

  強(qiáng)場(chǎng)激光物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在以下研究方面取得系列重大進(jìn)展:在超強(qiáng)超短激光的持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展方面取得突破性進(jìn)展,發(fā)明寄生振蕩抑制等多項(xiàng)技術(shù),研制成功世界最高峰值功率的飛秒拍瓦級(jí)超強(qiáng)超快鈦寶石激光系統(tǒng),被“NaturePhotonics”雜志專(zhuān)欄報(bào)道。利用該裝置在臺(tái)式化激光核聚變等研究中取得國(guó)際領(lǐng)先水平重大實(shí)驗(yàn)成果;強(qiáng)場(chǎng)超快物理研究取得有重要國(guó)際影響的系統(tǒng)性原創(chuàng)成果,如周期量級(jí)超快強(qiáng)場(chǎng)極端條件的創(chuàng)立與時(shí)空新特性的發(fā)現(xiàn)、周期與亞周期時(shí)間尺度量子相干控制及阿秒相干輻射新機(jī)制的發(fā)現(xiàn)等,為國(guó)際極端非線性光學(xué)等新領(lǐng)域的開(kāi)拓與發(fā)展作出中國(guó)學(xué)者的重要貢獻(xiàn);此外,還在可調(diào)諧中紅外新波段強(qiáng)場(chǎng)相互作用新物理、新效應(yīng)前沿研究領(lǐng)域的開(kāi)拓探索中取得重要原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn),并提出了相對(duì)論性超強(qiáng)激光場(chǎng)中高能電子與質(zhì)子加速的新方案與新機(jī)制等。在包括國(guó)際頂尖物理學(xué)期刊PhysicalReviewLetters等雜志上發(fā)表了一批高質(zhì)量的論文,已得到廣泛引用與高度評(píng)價(jià),產(chǎn)生重要國(guó)際學(xué)術(shù)影響,并獲得一批發(fā)明專(zhuān)利。

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強(qiáng)場(chǎng)激光物理激光強(qiáng)度激光
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