近年來，隨著超短超強(qiáng)激光技術(shù)的快速發(fā)展，實(shí)驗上已經(jīng)產(chǎn)生了峰值功率達(dá)到PW量級、峰值光強(qiáng)約1022-1023W/cm2、脈沖長度為飛秒量級的超短超強(qiáng)激光脈沖。超強(qiáng)激光脈沖和相對論電子束相互作用過程中，激光脈沖載波相位會影響電子自旋進(jìn)動、輻射光子偏振、輻射角譜分布以及正負(fù)電子對產(chǎn)生等。因此，提前探測和確定驅(qū)使激光脈沖載波相位對后續(xù)強(qiáng)場QED問題研究非常重要。目前，在相對論激光電磁場強(qiáng)度下，可以通過輻射角譜分布和“Breit-Wheeler”對產(chǎn)生過程的輻射截面來確定超短激光脈沖（2個波長以內(nèi)）的載波相位。然而，已有的和正在建造的PW激光脈沖的脈沖長度都在15到30飛秒（4到10個波長）以上。即使采用分束的方法降低激光脈沖強(qiáng)度到非相對論量級并且不考慮載波相位信息損壞的理想情況下，非相對論激光脈沖載波相位探測方法（例如：立體-ATI、倍頻干涉等方法）也主要適用于少周期的激光脈沖。

PW長激光脈沖載波相位探測方法示意圖

近日，西安交通大學(xué)理學(xué)院激光與粒子束科學(xué)技術(shù)研究所栗建興教授和德國馬克斯普朗克核物理研究所Christoph H. Keitel教授課題組合作并首次發(fā)現(xiàn)利用超強(qiáng)長激光脈沖（6到10個波長以及更長范圍）和相對論電子束對撞，電子背向輻射譜產(chǎn)生兩個X射線波峰，其強(qiáng)度和對應(yīng)極化角分布非常敏感地依賴于驅(qū)動激光脈沖載波相位，并且成線性單調(diào)變化。此變化可以被用做確定驅(qū)使PW長激光脈沖載波相位的依據(jù)。該研究成果已于近期在線發(fā)表于期刊 Physical Review Letters 上，題為“Single-Shot Carrier-Envelope Phase Determination of Long Superintense Laser Pulses”（Phys. Rev. Lett. 120, 124803,2018)。該研究工作與德國馬克斯普朗克核物理研究所合作完成，是栗建興教授近四年來第三篇以第一兼通訊作者發(fā)表在 Physical Review Letters 上的學(xué)術(shù)論文。

文章鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.124803

【延伸閱讀】

激光與粒子束科學(xué)技術(shù)研究所由徐忠鋒教授于2013年組建。研究所近三年引進(jìn)了中組部“外專千人”D. Hoffmann教授、“青年千人”任雪光教授、“中科院百人”趙永濤教授、陜西省“青年千人”栗建興教授（其中3人入選校青拔），同時還引進(jìn)了新副教授1名，新講師及博士后6名，現(xiàn)有研究生20余名。目前研究所有3個研究小組，主要研究方向包括：聚變等離子體物理（負(fù)責(zé)人：趙永濤、D. Hoffmann）；原子分子動力學(xué)（負(fù)責(zé)人：任雪光、徐忠鋒）；超強(qiáng)激光物理（負(fù)責(zé)人：栗建興、趙永濤）。研究所目前承擔(dān)了國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目、國防科工局“基礎(chǔ)科學(xué)挑戰(zhàn)計劃”等重要研究課題；研究所將繼續(xù)保持與德國馬克斯普朗克核物理研究所、國際大科學(xué)工程FAIR（Facility for Anti-proton and Ion Research）、蘭州重離子加速器國家實(shí)驗室、中國激光聚變研究中心等國內(nèi)外著名研究單位的密切合作，積極搶占科學(xué)制高點(diǎn)，為學(xué)校“雙一流”建設(shè)和創(chuàng)新港建設(shè)作出貢獻(xiàn)。