超短脉冲和超高能量的超高强度激光器是探索物理学、宇宙学和材料科学等领域未知事物的有力工具，凭借着啁啾脉冲放大技术（CPA）（2018年诺贝尔物理学奖），当前激光器的功率已经达到了10 PW（1016 W）量级。在此基础上，大版大学的Zhaoyang Li.等人最近提出了一种更高强度激光器的概念，其模拟峰值功率可达到EW（1018 W）量级。
自1960年Dr. T. H. Maiman发明激光器以来，峰值功率已经成为激光器的一个重要特征，目前主要经历了两个发展阶段：第一个阶段是基于Q开关和锁模技术将激光峰值功率提高到kW（103 W）和GW（109 W）级别；第二个阶段是基于啁啾脉冲放大技术避免了材料损伤和光学非线性效应将功率提高到TW（1012 W）和PW量级（目前，欧洲的ELI-NP激光器和中国的SULF激光器达到了10 PW量级）。
为了进一步提高激光器的功率，该小组提出了一种新型设计，即通过广角非共线光学参量啁啾脉冲放大技术（WNOPCPA），将光谱放大并相应的减少压缩脉冲，且为了避免抽运干扰，采用了双光束抽运的WNOPCPA并对其相位进行优化匹配，从而实现了<10 fs的高能激光放大，随后将其于压缩技术结合，如图1所示，便可产生高能量的激光脉冲。其数值模拟结果表明，该设计方法可以使激光器的峰值功率达到EW量级级别。
图1 WNOPCPA和压缩技术结合的概念示意图
另外，在该设计中采用的I型LBO晶体的尺寸和能量阈值在一定程度上限制了激光器的输出功率，在以后的工作中若能采取尺寸更大的LBO晶体、光栅以及其他光学器件，并结合实际的工程问题，必将可以实现真正的EW级激光器。
来源：
https://phys.org/news/2021-01-exawatt-class-lasers.html
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