洞察微观我国首个先进阿秒激光设施装入“国产核”

　　图④ 先进阿秒激光设施全景效果图。 羊城晚报供图

　　□羊城晚报记者黎秋玲

　　近日，在广东东莞松山湖科学城的超净实验室内，身着无尘服的科研人员在精密光学平台间忙碌穿梭，争分夺秒完成一批飞秒激光器的调试工作。这些设备，是国家重大科技基础设施——中国先进阿秒激光设施的“驱动系统”。

　　作为亚洲首个阿秒激光设施，这一大科学装置自去年1月正式动工以来，就成为科技领域关注的焦点。项目由中国科学院物理研究所与西安光学精密机械研究所共同建设，采用两地协同布局模式，打造国际一流的综合性超快电子动力学研究平台。其中，东莞基地将建设6条束线与13个研究终端。

　　阿秒激光设施，被科学界形象地称为探索微观世界的“超高速摄像机”。先进阿秒激光设施总工程师赵昆介绍，“阿秒”是百亿亿分之一秒的时间单位，电子的运动就处在几十到数百阿秒的时间尺度上。依托高性能飞秒激光，该设施能实现对电子运动的跟踪、测量与操控，打开人类观测微观世界的全新视角。

　　赵昆表示，借助这一装置，科学家们可以像看电影慢动作回放一般，清晰观测电子在原子内部的运动轨迹，深入探究其相互作用规律，进而实现对电子行为的精准操控。

　　值得一提的是，目前已建好的散裂中子源、同步辐射光源等科学装置与阿秒激光形成了互补，前两者主要从空间维度探测物质结构细微的特性，阿秒激光能从前所未有的时间尺度上研究并控制发生在超短时间内的微观过程。

　　赵昆进一步解释说，当高空间分辨率与高时间分辨率两大科研手段结合，人类将能更全面地洞悉物质世界的科学规律与物理机制，进而实现对物质特性的改造与控制，破解一系列重大科学前沿难题。在此基础上，该设施将有力推动半导体材料与器件、信息技术、光伏能源、新药研发、癌症早期诊断等高技术产业的升级发展。

　　在该项目筹建前，我国所需的高性能飞秒激光器长期依赖国外进口，且维修费用高昂、周期漫长。“高性能飞秒激光器是先进阿秒激光设施稳定运行的核心部件。没有高性能的飞秒激光器，就难以实现高质量的阿秒激光输出。”赵昆介绍。

　　科研团队历经三年艰苦技术攻关，攻克关键材料、核心器件、整体设计、系统集成、长时间稳定运行等技术难题。

　　先进阿秒激光设施总工艺师、中国科学院物理研究所研究员贺新奎介绍，团队自主研制的五类激光器，均已通过了中国计量科学研究院组织的技术测试，关键技术指标全部达到设计要求；在工艺测试验收环节，与会专家一致认定，这五类激光器综合性能已达到国际先进水平，完全满足阿秒激光设施的建设与运行需求。

　　这一突破，标志着长期被国外垄断的高性能飞秒激光器已成功实现全国产化，有望为其他大科学装置建设及重大任务攻关提供相关激光器解决方案。

　　赵昆透露，按计划，今年10月，先进阿秒激光设施将完成基建工程，2027年1月开始进行设备安装，预计2028年下半年全部完成，2029年进入调试验收阶段。建成后，先进阿秒激光设施将实现从纳米—软X射线到毫米—太赫兹的全波长覆盖，建成具有超高时间分辨、空间分辨、能量分辨功能的光—电—磁—热综合实验平台，在脉冲能量、脉冲宽度、光子能量、光子通量等性能指标上取得突破，达到世界先进水平。