10拍瓦激光實驗裝置? ?受訪團隊供圖

“這支年輕的隊伍，這些年輕人是實至名歸?！甭牭綀F隊獲得第25屆“中國青年五四獎章集體”的消息后，團隊帶頭人、中科院院士李儒新這樣評價這群年輕人。

中科院上海光學精密機械研究所（以下簡稱上海光機所）超強超短激光攻關青年團隊成立于2016年初。同年8月，他們就實現5拍瓦激光放大和脈沖壓縮輸出，刷新了激光脈沖峰值功率的世界紀錄。

2017年10月，在國際上首次實現10拍瓦（1億億瓦）激光放大輸出。

2020年12月，建成世界首臺10拍瓦激光實驗裝置，屢創(chuàng)國際最高激光脈沖峰值功率紀錄，成為光子科學研究的“國之重器”。

過去幾年中，該團隊不斷刷新世界紀錄并保持至今。關于他們的“戰(zhàn)績”已被主流媒體多次報道，今天，我們來了解一下這支隊伍的“大目標、小故事”，看看那束“最亮的光”是如何煉成的。

真會給自己“加戲”

“這是一種前所未有的實驗工具或實驗手段，有了它我們就可以在實驗室創(chuàng)造出極端物理條件，開展許多在常規(guī)情況下無法進行的研究?！鄙虾９鈾C所副研究員、上海超強超短激光實驗裝置主放大器系統(tǒng)負責人於亮紅告訴《中國科學報》。

於亮紅解釋說，光的本質是一種電磁波，超強超短激光能產生極端超快的光場對帶電的電子、質子等施加作用，起到似于加速器那樣的作用。在電子、質子等加速過程中還可以產生一些次級輻射源，如伽馬射線、x射線等，能應用于材料研究、進行癌癥治療等……基于超強超短激光可以所創(chuàng)造的高能量密度極端物理條件，過去還只有在核爆中心，恒星內部，或是黑洞邊緣才能找到，利用它，人們就能開展天體物理研究，探索宇宙的奧秘。

正因為有重要的研究價值和應用前景，超強超短激光領域已成為國際競爭的熱點。我國在超強超短激光領域布局稍晚，但進展迅速，2017年初就獲得10拍瓦激光放大原理的驗證，緊接著就開始實驗裝置建設。

這時候，一個挑戰(zhàn)橫亙在團隊成員面前：我國的10拍瓦裝置最初設計的發(fā)射頻率是兩三個小時發(fā)射一次，但此時，但此時，歐盟披露了籌建重復頻率為一分鐘一發(fā)的10拍瓦激光裝置的計劃。

“面對歐盟雄心勃勃的計劃，我們要趕在歐盟前面就得加快進度。同時，原有的部分關鍵技術路線行不通了。”團隊成員之一、上海光機所研究員許毅對《中國科學報》說，“如果采用原來經過驗證的關鍵技術（兩三個小時發(fā)射一次），率先建成裝置的幾率比較大，但可能我們建成以后，技術指標上就落后于人了?！?/p>

提高重復頻率對團隊來說是個很大的挑戰(zhàn)，但開放運行時能夠極大地提升裝置整體運行效率。在上海光機所領導和團隊負責人的支持和帶領下，團隊成員決定挑戰(zhàn)自己，建設每分鐘發(fā)射一次的10拍瓦激光實驗裝置。

“現在我們已經能實現三分鐘發(fā)射一次的10拍瓦輸出?！膘读良t說，“預計很快我們就能實現每分鐘發(fā)射一次?！?/p>

不管是激光裝置的功率還是重復頻率，上海光機所都走在世界前列。

“當時項目本身的任務已非常緊張，按照原來的設計，這個項目完全可以順利通過驗收，并得到非常好的評價?！痹S毅說，“在項目進行的過程中，自己站出來給自己‘加擔子’的情況確實非常少見?！?/p>

許毅對自己身處的這個給自己“加戲”的團隊感觸頗深?！拔矣X得這真的是非常有擔當、有魄力、有勇氣”。

特殊的中秋聚餐

因為勇于給自己“加戲”，這個團隊屢創(chuàng)第一。2018年1月，《科學》發(fā)表評論文章認為，中國引領了這一方向的研究。

成績是干出來的。會“加戲”的團隊必須能加班。

“加班這種事情在那些年里，基本上是常態(tài)?！膘读良t說“用起早貪黑、廢寢忘食來形容一點都不夸張?！?/p>

10拍瓦激光實驗裝置建在浦東張江高技術園區(qū)，離上海光機所有50多公里，園區(qū)建立之初，配套的基礎設施還不完善，“建設之初，實驗室里基本上就是一片空白。天一黑，周邊連人都很少”，研究人員坐地鐵通勤，單程差不多需要兩個小時。

即使這樣，團隊還形成一條不成文的作息制度：早上8:30到深夜12點。為節(jié)省時間，很多人干脆住在園區(qū)，一兩周才回一趟家。

10拍瓦激光實驗裝置建設伊始，從理論研究、器件選擇、材料加工、到工程施工，諸多問題撲面而來。

鈦寶石晶體元件相當于超強超短激光裝置的“心臟”，因為當時歐盟也在做自己10拍瓦裝置，核心部件要等他們完成輸出之后才提供給別人，上海光機所決定自己攻關，并于2017年研制成功全球最大尺寸、直徑達235毫米的鈦寶石晶體。

於亮紅說：“為節(jié)約加工部件的時間，團隊成員不管早晚，都是器件或材料一運到，立刻就讓它進實驗室。當時很多材料都是晚上九、十點才運來，我們把它卸下來，經過清洗等一些特殊流程，弄到實驗室基本上已經晚上12點了，所以加班要到凌晨都是常態(tài)?！?/p>

2017年中秋節(jié)，大家一如既往地堅守在各自崗位上，當晚原計劃一起過個中秋，也好放松一下，緩解一下緊繃的神經。但當時正在驗證一個關鍵技術，如果中斷的話，再進行實驗驗證又需要從頭開始，這會花費更多時間，所以大家一致決定，不外出聚餐了。

為此，團隊負責人為大家點了披薩、水餃等小吃，還特地為大家?guī)Я嗽嘛灐Ｍ砩?點多鐘，外賣陸續(xù)到齊，加班人員分成兩撥，一撥留在實驗室做實驗，另一撥到實驗室門口享受這個特別的中秋聚餐，然后再換另一撥出來。

月餅是什么餡料大家已不記得，但於亮紅當天加班到深夜，蜷縮在辦公室躺椅上睡著了的情景卻被同事拍了下來，留存至今。

凝心聚力爭第一

“我們的目標遠大而清晰，當時就憋著一口氣，豁出去了，要做出世界第一?！闭劦綀F隊的凝聚力，許毅說，“因為有這樣一個目標，才能把一群不同學歷、不同背景、不同來源的人凝聚在一起，發(fā)揮最大作用。”

該團隊有50多名成員，其中有院士、有“杰青”，也有研究生和軍隊退伍青年。在年齡層次、文化背景和個人經歷方面差別較大，而超強超短激光裝置從前端、放大端、壓縮端，到終端、物理物理實驗平臺等，有五六個大系統(tǒng)，成員也分為6個組。

“裝置是個整體，必須把這些系統(tǒng)和人員高效組織起來，如果一個人或一個系統(tǒng)出現問題，會大大延遲項目的進展?！膘读良t說，“為更好地協作，團隊創(chuàng)設了獨特的例會制度和溝通協作機制，保證個系統(tǒng)之間的分工和協作?！?/p>

“和其他基礎設施建設項目不同，超強超短激光大科學裝置不但有非常大的工程建設工作量，也有巨大的技術挑戰(zhàn)。從技術原理驗證、樣機研制及測試，再到物理平臺建設，整個過程只用了五六年。從晚于國外立項到率先突破技術指標，這其中有三種精神值得總結，一是團結協作的精神，二是勇于挑戰(zhàn)的精神，三是甘于放棄的精神?！眻F隊成員之一、上海光機所副研究員彭宇杰告訴《中國科學報》。

“10拍瓦激實驗光裝置國際上從未實現過，大家必須離開自己的‘舒適區(qū)’?！迸碛罱苷f，“很多人科研做得非常好，不參與這個項目，他們在各自的崗位上也能發(fā)揮非常大的作用，做很好的研究，發(fā)表高水平文章，按時上下班，有時間陪陪家人。但大家心甘情愿放棄了很多，義無反顧地參與到這個項目中來，這本身就難能可貴?！?/p>

“這個過程很苦，但做出成果后大家都很興奮，也覺得很值得。”於亮紅說，“團隊中很多剛畢業(yè)的，都有家庭、職業(yè)生涯等壓力。就是憑借‘激光在我手上，家國在我心中’的精神和家國情懷，大家舍棄了不少東西，同時也收獲了很多?！?/p>

團隊在超強超短激光領域不斷創(chuàng)新，目前，他們進一步提出在硬X射線自由電子激光裝置上建設以100拍瓦超強超短激光為核心的極端光物理線站并獲得立項?！犊茖W》雜志評價稱，“這會是一個全新的物理學”，“中國團隊正切實引領通往100拍瓦激光的道路”。


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