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    2021年中國科學院年度創新人物——王文濤

    王文濤:十年磨一劍 將“夢之束”變成“現實之光”

     

    [video:王文濤 將“夢之束”變成現實之光v5]

     

     

      2004年,美、法、英等國科學家首次在實驗中取得激光尾波場電子加速的突破,成果被冠以“夢之束”的名號。此后,利用激光尾波場加速器驅動的小型化自由電子激光,特別是X射線波段的自由電子激光,便成為該領域科學家共同追求的前沿。

      “加班奮戰三百天,不見出光誓不還”

      自由電子激光自開始建造以來,各個國家都意識到其重要作用,幾乎同步在開展小型化臺式化自由電子激光的研究。世界上其他發達國家都將其作為未來重大發展戰略,所以研究一開始,我們就相當于同其他國家開展了一場國際競賽。

      2011年來,王文濤和團隊一直致力于激光加速電子束品質與穩定性的提升,期望在臺式化自由電子激光的研究中率先實現突破。但這項研究,并不是一件容易的事情,2013年,王文濤團隊所在的實驗室,掛出了一幅標語“加班奮戰三百天,不見出光誓不還”,他們做好了長期艱苦奮戰的準備,卻沒想到這場戰役比他們預估的,還要困難得多。

      執著、獻身、攀高峰

      王文濤始終秉承強場激光物理國家重點實驗室老一輩科學家“執著、獻身、攀高峰”的精神,長期從事激光尾場電子加速和新型臺式化輻射源的研究,提出并率先驗證“級聯尾場”、“梯度注入”、“協同注入”、“啁啾補償”等多種創新方案,取得了多項世界領先的研究成果,實現該領域從跟跑到領跑:如首次驗證級聯尾場加速機制、激光驅動產生國際最高品質(亮度接近最先進的直線加速器),最低能散(千分之二)電子束等。

      2018年,王文濤和團隊成功研制了穩定臺式化激光電子加速器,產生單能電子束的重復率為100%。這代表《Nature》???span lang="EN-US">2020年遠景”中預測的激光領域五大突破之一“臺式化粒子加速器”的實現,也標志著我國在臺式化粒子加速領域率先實現了從實驗到儀器最為關鍵的轉變。激光尾場電子加速器的實現,為臺式化自由電子激光的研制奠定了堅實的基礎。

      王文濤在Nature、Physical Review Letters等國際學術期刊發表論文50余篇,授權發明專利10余項。獲“2019年中科院青促會優秀會員”、“超強激光科學卓越創新中心A類人才”等榮譽,相關成果入選國家“十三五”科技創新成就展。

      把冷板凳坐熱

      直到2021年,整整經歷了十年的長期奮戰后,王文濤和研究團隊通過顯著提升激光尾波場加速的電子束品質,并結合創新設計的緊湊型束流傳輸與輻射系統,實驗上首次實現了基于激光加速器的自由電子激光放大輸出,典型激光波長27納米,最短激光波長可達10納米級,單脈沖能量可達100納焦耳級,并通過軌道偏移以及自發輻射定標等方法證明了最后一段波蕩器中能量增益高達100倍。這是國際上首次實現基于激光電子加速器的極紫外波段的自發輻射放大輸出,對于小型化、低成本的X射線自由電子激光器的研制具有重大意義。

      該項成果王文濤作為第一作者和通訊作者成功發表于2021722日出版的《Nature》封面。同期《Nature》和《Science》發表專欄評論評價這項工作的重大意義——認為,“該成果是激光尾波場領域自2004年‘夢之束’報道以來的又一里程碑式的成果,將對同行科研人員產生重大影響,是一項重大的突破?!薄斑@是一個巨大的進步!”這標志著我國在國際上率先完成臺式化自由電子激光的原理驗證,同德美日意法等國競爭“臺式化自由電子激光研制”中取得領先。

      下一步,王文濤將和團隊一起繼續提升自由電子激光的輸出功率和光子能量,并作為上海超強超短激光實驗裝置(“羲和”激光裝置)中超快化學與大分子動力學研究平臺的重要組成部分,提供開放共享,為實現我國高水平科技自立自強貢獻力量!

     

     

    2019年1月11日凌晨3點出光后合影留念

     

    2021年10月10日,在國際學術會議上做大會報告

      

    2021年10月22日,成果入選國家十三五科技創新成就展

      

    工作照

     

    憑借“激光尾場加速領域世界最高亮度電子束”獲2016年中國光學重要成果獎

     

    王文濤教學生處理和分析數據

     

     
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