近年來，隨著超短超強(qiáng)激光技術(shù)的快速發(fā)展，實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)產(chǎn)生了峰值功率達(dá)到PW量級(jí)、峰值光強(qiáng)約1022－1023W／cm2、脈沖長度為飛秒量級(jí)的超短超強(qiáng)激光脈沖。超強(qiáng)激光脈沖和相對(duì)論電子束相互作用過程中，激光脈沖載波相位會(huì)影響電子自旋進(jìn)動(dòng)、輻射光子偏振、輻射角譜分布以及正負(fù)電子對(duì)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(duì)后續(xù)強(qiáng)場QED問題研究非常重要。目前，在相對(duì)論激光電磁場強(qiáng)度下，可以通過輻射角譜分布和“Breit－Wheeler”對(duì)產(chǎn)生過程的輻射截面來確定超短激光脈沖（2個(gè)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(gè)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(duì)論量級(jí)并且不考慮載波相位信息損壞的理想情況下，非相對(duì)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(gè)波長以及更長范圍）和相對(duì)論電子束對(duì)撞，電子背向輻射譜產(chǎn)生兩個(gè)X射線波峰，其強(qiáng)度和對(duì)應(yīng)極化角分布非常敏感地依賴于驅(qū)動(dòng)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。