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上海光机所“超快强光场驱动的空气激光研究”项目荣获2022年度上海市自然科学奖一等奖

来源： 发布时间：2023-05-26【字体：大 中 小】

　　5月26日，上海市科学技术奖励大会在沪召开。会上颁发了2022年度各项科技奖励，上海光机所四项科研成果荣获2022年度上海市科学技术奖一等奖，其中“超快强光场驱动的空气激光研究”项目荣获上海市自然科学奖一等奖。 

　　超强超短激光的出现与创新发展孕育了台式化X射线相干光源、激光粒子加速、阿秒物理、空气激光等科学前沿。空气激光是超强超短激光诱导大气分子产生的高亮度、高准直、窄线宽的相干受激辐射，不仅蕴含了突破传统强场电离理论框架的新机制，而且为光学遥感提供了可远程产生的独特分子指纹探针。因此，该现象吸引了一批强场激光物理研究团队的关注和后续研究。Wolf奖得主、美国科学院院士Paul Corkum将超强超短激光驱动的超冷等离子体、X射线激光与空气激光并列为重要的领域方向。 

　　项目组是空气激光方向公认的始创团队之一，作出的原创发现被公认为开辟了强场驱动空气激光新前沿，揭示了新颖的反转物理机制，为多组分大气分子灵敏探测重大应用提供了变革性技术手段。 

　　发现了氮气离子空气激光新现象，开辟了强场非线性光学的新前沿：首次观测到中红外强光场电离空气产生的等离子体中发射的激光，促进了超强超快激光科学以及分子物性调控的创新发展。该发现被公认是强场驱动空气激光方向的源头，被德国马克斯·波恩研究所、俄罗斯科学院、北京大学等发表的9篇SCI论文评价为“首次报道”及“首次观测”等。 

　　阐明了空气激光增益机制，揭示了分子隧穿电离新效应：空气激光源于分子与超快强光场的多体、相干相互作用，其增益机制无法用传统隧穿电离理论解释，为强场原子分子光物理领域提出了一个重要的基础科学问题。项目组提出了电离-耦合新模型，揭示了光与离子共振耦合、多体核运动对隧穿电离的协同作用，完善了强场分子物理图像，实现了空气激光有效调控。 

　　开拓了空气激光远程探测应用，为多组分大气分子灵敏检测提供了变革性方案：无腔条件下产生的空气激光具有高亮度、窄线宽、高准直特性，为远程大气检测提供了非线性光谱探针。利用该技术获得了分子精细指纹谱，为实现多组分大气分子灵敏检测及同位素分子甄别提供了独特优势。 

　　该项目研究团队发表的代表性论文包括PRL 3篇、PRX 1篇和PRA快讯1篇；编撰Springer国际出版社英文专著《Air Lasing》；国际会议邀请报告40次；基于该项目成果，团队主要完成人1人获国家杰青、1人获国家优青及饶毓泰基础光学奖、3人入选国家特支计划。 

远程空气激光概念图

基于空气激光的多组分复杂大气分子灵敏检测原理与应用

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