大阪大学研究人员提出一个下一代超强激光概念，有望将当前的记录从10拍瓦提高到500拍瓦。

具有超短脉冲、超高能量的超强激光器是探索物理学、宇宙学、材料科学等未知领域的有力工具。借助著名的“啁啾脉冲放大（CPA）”技术（2018年诺贝尔物理学奖），当前的纪录已经达到了10拍瓦（或1016瓦）。最近大阪大学在Scientific Reports上发表一项研究，提出下一代超强激光器概念，其模拟峰值功率可达艾瓦级（exawatt，1艾瓦等于1000拍瓦）。

1960年，T. H. Maiman博士发明以高强度（或脉冲激光峰值功率高）为重要特点的激光器。从发展脉络上看，激光峰值功率经历了两个阶段。随着激光器的诞生，调Q和锁模技术将激光器的峰值功率提高到千瓦（103瓦）和千兆瓦（109瓦特）级。1985年，Gérard Mourou和Donna Strickland发明CPA技术，消除材料损伤和光学非线性，使激光器峰值功率提高到太瓦（1012瓦）和拍瓦（1015瓦）水平。当前，欧洲和中国分别拥有两台10拍瓦CPA激光器，即ELI-NP激光器和SULF激光器。

目前，全球拍瓦级激光器的设施规模很大，项目投资也很高。超强激光器的未来发展方向将是通过压缩脉冲持续时间而不是增加脉冲能量来进一步提高峰值功率。

前期，研究小组开发一种新的设计——广角非共线光学参量啁啾脉冲放大（WNOPCPA）技术，增加放大的光谱，并相应地减少压缩脉冲。WNOPCPA的关键机制是通过多束泵浦增加总带宽，多束泵浦对应于不同的放大光谱。“然而，除了可能引起的损害外，泵浦干扰也是在特大项目中应用WNOPCPA的一个潜在问题，”通讯作者李昭阳解释说。

在新的改进设计中，通过采用双光束泵浦的WNOPCPA和优化的相位匹配，完全避免泵浦干扰，实现具有两个宽光谱的超宽带宽，从而实现<10 fs的高能激光放大。当这种激光器与后压缩技术相结合，由非线性效应引起的光谱展宽显著增强，并且模拟显示最高峰值功率的记录可以达到艾瓦级。

李昭阳称，这种设计有两个优点：一个是WNOPCPA中的超宽带放大，另一个是后压缩中非线性光谱展宽增强。这项研究可能会为进一步提高激光峰值功率提供一种可能的方法，甚至可以达到艾瓦级。