激光在现代科技与社会生产中的应用正越来越重要,也越来越广泛,世界各国也都很注重这方面的发展。比如在今年5月21日,美国密歇根大学宣布其研发的泽塔瓦特级超短脉冲激光系统(ZEUS)在首次实验中取得了突破性进展,成功产生了2拍瓦(2千万亿瓦)的功率,这一功率据称超过了全球电力总输出的100倍。着实让人惊讶!
这一成就刷新了美国之前的记录,是美国在超强激光技术领域的一项新成就。但若把目光投向东方,会发现我国在这一领域同样成就惊人,而美国如今达到的2拍瓦功率的激光,这一成就其实已经不够看了。
先说一下美国的ZEUS激光系统,其研发由美国国家科学基金会资助,耗资1600万美元。其核心组件包括注入钛原子的7英寸蓝宝石晶体,这些组件的制造历时四年多,体现了极高的技术难度和工艺水平。
ZEUS项目经理弗兰科·拜尔自豪地表示:“我们拥有的钛蓝宝石晶体规格,全世界仅有几个。”这一系统的成功运行,标志着美国在超短脉冲激光技术方面又迈出了坚实的一步。
然而,与中国的激光技术相比,ZEUS的成就似乎显得有些“小巫见大巫”。中国科学院上海光学精密机械研究所激光晶体研究中心在2017年就成功生产出国际最大尺寸的钛宝石激光晶体(直径235mm),并应用于上海超强超短激光装置,实现了10.3拍瓦的激光放大输出,是美国如今才达到的激光功率的5倍多。这一成果不仅刷新了世界纪录,更为超高功率激光系统的设计提供了关键支撑。
上海超强超短激光实验装置项目自2016年立项以来,经过数年的紧张建设,于2020年12月28日顺利通过验收。在项目建设期间,该装置多次打破世界纪录,其中最为引人注目的是2019年12月7日获得的激光中心波长为800纳米、输出能量404焦耳、重复频率3分钟/发次(较协议指标提升40倍)、压缩后脉冲宽度达24.6fs、平均峰值功率11.7拍瓦(最高峰值功率12.9拍瓦)的惊人成果。
目前,中国最强的激光装置是羲和激光装置,其峰值功率已经达到了12.9拍瓦是在美国最新激光功率的6倍多,这一数字相当于全球电网平均功率的数千倍。
羲和激光装置位于上海张江综合性国家科学中心,自立项以来经过多次升级和优化,最终实现了这一世界纪录级的成就。该装置能够在实验室中创造出极端物理条件,具有广泛的应用前景,包括台式化加速器、超快化学、激光聚变、核物理与核医学以及激光武器等领域。
与美国的ZEUS激光系统相比,中国的羲和激光装置在功率上已经远远超越了前者。ZEUS的2拍瓦功率虽然令人瞩目,但还不到羲和激光装置峰值功率的1/6。这一差距不仅体现了中国在激光技术领域的领先地位,也预示着未来中国在这一领域将继续保持强劲的发展势头。
展望未来,中国的激光装置及研究计划将继续朝着更高功率、更短脉冲、更广泛应用的方向发展。随着技术的不断进步和创新,相信中国将在激光技术领域取得更多举世瞩目的成就,为全球科技进步和人类社会发展做出更大的贡献。
消息来源:《金融界》5月21日报道《美国2拍瓦超强激光器横空出世!功率刷新美国纪录,超100倍全球电力总输出》
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