近日，科研領域傳來一則令人振奮的消息！來自孟買塔塔基礎研究所（TIFR）的研究人員取得了一項重大突破，他們成功開發出一種全新且強大的方法，能夠在單次測量中精準測定超短、高能激光脈沖，一舉解決了長期以來在捕捉這類復雜激光脈沖輪廓方面存在的難題。這一創新成果對于正朝著前所未有的高能量水平發展的激光技術以及基于等離子體的光學研究來說，意義非凡。相關研究成果已發表在光學領域的頂尖開源期刊《Optica》上。

激光堪稱現代最卓越的技術之一，它發出的光脈沖持續時間極短，是人類創造出的最短的時間之一。而且這些短暫的閃光蘊含著巨大能量，其峰值功率遠超全球總耗電量，達到了令人驚嘆的程度。在激光領域，光學的發展圍繞著超高功率展開。

然而，要精確測量這些激光脈沖的時間結構和形狀，一直是科學界面臨的巨大挑戰。過去幾十年間，科學家們雖然研發出多種技術，但問題依舊不少。比如，當強大的激光脈沖穿過任何材料時，其時間節奏就會發生扭曲，脈沖功率越大，扭曲就越嚴重。另外，激光束內不同位置的脈沖時間輪廓也不一樣。以往科學家們可能不太在意光束不同位置的差異，但隨著光束變寬或在介質中傳播距離變長，這種差異帶來的影響就會變得極為關鍵，會顯著改變脈沖。在超高的峰值功率下，了解光束不同空間位置的脈沖持續時間就顯得尤為重要。

TIFR的研究團隊巧妙地運用了一種特別設計的儀器，同時在超短激光束的不同空間點測量時間輪廓。他們采用了一種名為“光譜干涉測量法”的光學技術，該研究還得到了瑞典于默奧大學的協作支持。如今，科學界正致力于實現前所未有的激光峰值功率（數萬萬萬億瓦！），激光束直徑也達到幾十厘米，這項新方法不僅極為實用，更是必不可少。

此外，這種測量方法還有一大優勢。超高功率激光每隔一段時間才發射一次脈沖，間隔可能是幾秒、幾分鐘甚至幾小時。以往測量脈沖輪廓需要采集多個脈沖，操作起來十分繁瑣。而TIFR的新技術只需測量單個脈沖就能完成任務。

隨著激光峰值功率不斷攀升，普通的固體光學元件因會被電離而無法承受。目前技術正朝著使用電離物質，也就是“等離子體”來設計光學元件的方向發展。但等離子體極不穩定，會進一步扭曲入射激光脈沖的時空輪廓。TIFR的測量方法正好能完美應對這種情況，精確測量出這些扭曲。可以說，這項新技術為極端激光研究帶來了重大變革，有望成為所有超高峰值功率激光測量的“一錘定音”之法。

參考資料：DOI： 10.1364/OPTICA.522870