發(fā)表在《光學》雜志上題為《實現(xiàn)超過每平方厘米10^23瓦的激光強度》的論文中，韓國研究人員報告說，達到了有史以來最高的激光強度。

這樣的激光光束的強度有多強大？這相當于將所有從太陽到達地球的光聚焦到一個紅血球大小的點上的強度。

2004年密歇根大學團隊報告了10^22 W / cm2的先前記錄，十多年來科學家一直追求10^23 W / cm2級別的新的激光強度。

為什么需要追求這樣強的激光強度？

因為這將有助于探索宇宙中新奇的物理現(xiàn)象。超高強度激光不僅可以幫助檢查在極端物理條件下（包括在外太空中）發(fā)生的新穎的天體物理學現(xiàn)象。

除了幫助更好地理解天體物理學現(xiàn)象，它還可以提供必要的信息，以開發(fā)一種新的放射源，用于使用高能質(zhì)子治療癌癥的放射治療，用于開發(fā)治療疾病的技術(shù)。

憑借最高的激光強度，可以應對實驗科學的新挑戰(zhàn)領域，尤其是主要由理論學家解決的強場量子電動力學（QED）。科學家可以探索非線性條件下電子-光子散射（康普頓散射）和光子-光子散射（Breit-Wheeler過程）的新物理問題。

這種研究與宇宙中發(fā)生的各種天體物理學現(xiàn)象直接相關，可以幫助進一步擴大知識視野?？梢允褂眠@樣強度的激光器檢查被認為與高功率宇宙射線有關的現(xiàn)象，這些高能宇宙射線的能量超過四千萬億電子伏特（eV）。盡管科學家知道這些射線來自我們太陽系之外的某個地方，但它們的制造方式和形成方式卻一直是個謎。

這樣強的激光強度是如何產(chǎn)生的？

研究人員能夠?qū)⒓す饷}沖聚焦到一個斑點，該斑點的大小約一微米，不到人的頭發(fā)絲直徑的五十分之一。這個“前所未有的”破紀錄的激光強度相當于將所有從太陽到達地球的光聚焦到10微米的點上。10微米僅比6至8微米紅細胞大一點。

該研究結(jié)果由韓國大田基礎科學研究所（IBS）的相對論激光科學中心（CoReLS）使用高度復雜的鏡面、透鏡、傳感器、功率放大器等構(gòu)成的petawatt激光設備（如圖所示）創(chuàng)建了高強度脈沖。

如圖所示這個10兆兆瓦激光器的布局和實驗設置，BS分束器； DM1-2可變形反射鏡； EM電能表； OAPf /1.1離軸拋物面鏡； OL物鏡； WFS1-2波前傳感器。

激光的強度如何測量？

代表激光強度的功率密度的計算很簡單。根據(jù)定義，功率密度是每單位面積的功率，通常以瓦特/平方厘米（W / cm2）表示。通過使用以厘米為單位的半徑計算光束的面積并將光束的功率除以該面積來進行測量。

通常，要達到如此高的激光強度水平需要做兩件事：一臺具有極高功率輸出的激光器，以及將該激光器聚焦到盡可能小的點上。

雖然連續(xù)波激光器的功率強度僅限于兆瓦級，但通過在短至飛秒的時間內(nèi)傳遞能量，在脈沖激光器系統(tǒng)中可有更高的峰值功率輸出（約為PB級）。

研究人員使用了具有可變形鏡面的自適應光學系統(tǒng)來精確補償光學畸變?？勺冃畏瓷溏R的反射表面形狀有點像衛(wèi)星天線，可以校正激光的畸變，并產(chǎn)生具有良好控制波前的光束，以實現(xiàn)非常緊密的聚焦。

參考：https://www.osapublishing.org/optica/fulltext.cfm?uri=optica-8-5-630&id=450828