捷克ELI激光器实现5.1拍瓦峰值功率输出
在激光科技领域，一项令人瞩目的突破正在改写人类探索极端物理世界的能力边界。欧洲极端光线基础设施（ELI）旗下的L4 ATON激光系统在2025年9月的测试中取得重大突破，实现了786 J能量、154 fs脉冲宽度下5.1 PW的峰值功率输出，创下多拍瓦功率级别全球最高脉冲能量新纪录。这一成就标志着人类在超强激光技术领域迈出了关键性的一步。
在为期一个月的测试项目中，位于捷克多尔尼布热扎尼的ELI Beamlines设施成功展示了L4 ATON系统的卓越性能。该系统将786 J的能量压缩到仅154 fs 的超短脉冲中，产生了高达5.1 PW的峰值功率。
这种短时间超高功率的特性正是超强激光的核心优势：通过将大量能量压缩到极短的时间窗口内，科学家可以在实验室中创造出宇宙中最极端的物理条件，模拟黑洞附近、中子星表面等极端环境下的物理过程。
图1 L4 ATON激光系统研究团队
ELI ERIC总干事Allen Weeks表示：“这项成就不仅仅是数字上的突破，它证明了ELI技术的成熟度，确立了ELI作为世界领先设施的地位，使科学家能够在高强度激光研究领域开展突破性实验。”
ELI Beamlines设施主任Roman Hvězda特别强调了此次测试的另一重要意义：“这次成功的测试证实我们能够在这一非凡的能量级别下安全稳定地运行。这是我们的专家团队多年工作的成果，他们在拍瓦级激光器的建造和运行方面建立了独特的能力。”
L4 ATON激光系统是国际合作的结晶，由美国National Energetics公司、立陶宛EKSPLA公司和ELI Beamlines设施团队共同开发。该系统巧妙结合了光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）技术和千焦耳级液冷玻璃放大器，使其能够以每分钟一次的重复频率运行——这一频率比同等能量级别的其他激光器高出整整一个数量级。
图2 L4 ATON激光系统工作模式
自2018年秋季安装以来，ELI Beamlines的激光和工程团队主导了一系列升级改造，在放大器冷却、激光诊断、控制系统和自适应光学等方面引入创新技术，显著提升了光束质量、稳定性和可靠性。
特别值得一提的是，该系统配备了一套18米长的真空压缩器，用于最终的飞秒脉冲压缩。ELI团队与美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室合作开发的新型多层介质衍射光栅，是这一突破的关键创新，使系统能够在光学元件上承受极高的能量密度。
凭借其高稳定性和每分钟重复实验的能力，L4 ATON为激光驱动粒子加速、极端状态物理、强场量子电动力学研究，以及激光驱动聚变研究的进一步进展开辟了新的可能性。
自2021年起，L4 ATON激光器已在等离子体物理平台上为科学实验提供支持，积累了丰富的运行经验。按照计划，2025年12月将进行新一轮调试，将系统与最新的实验装置整合。
2027年，该设施将正式启动ELI用户计划，向全球科学家开放。届时，来自世界各地的研究团队将能够申请使用这一世界级的研究平台，开展他们的前沿实验。凭借其高稳定性和每分钟重复实验的能力，L4 ATON有望成为超强激光科学研究领域最受欢迎的用户设施之一。
向10拍瓦进军：永不止步的追求
L4 ATON激光系统的开发和运行得到了强有力的资金支持。捷克共和国教育、青年和体育部通过欧洲结构与投资基金（ESIF）提供了资助，ELI ERIC成员国也通过长期贡献给予了持续支持。
在取得5.1 PW的突破后，ELI团队并未止步。他们目前正在详细分析此次测试的性能数据，寻找进一步优化的空间，计划在2026年将系统功率提升至10 PW——几乎是目前水平的两倍。
这一目标的实现将进一步扩大设施的实验能力范围，使科学家能够探索更极端的物理条件，观测更多此前无法研究的现象。这也将巩固ELI在全球高强度激光科学研究设施中的领先地位，与美国、中国、日本等国家的同类设施形成互补，共同推动这一前沿领域的发展。
图3ELI 致力于在2026年将功率提高到10 PW
原文链接：
https://optics.org/news/16/10/40
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