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    2021年中国科学院年度创新人物——王文涛

    王文涛:十年磨一剑 将“梦之束”变成“现实之光”

     

    [video:王文涛 将“梦之束”变成现实之光v5]

     

     

      2004年,美、法、英等国科学家首次在实验中取得激光尾波场电子加速的突破,成果被冠以“梦之束”的名号。此后,利用激光尾波场加速器驱动的小型化自由电子激光,特别是X射线波段的自由电子激光,便成为该领域科学家共同追求的前沿。

      “加班奋战三百天,不见出光誓不还”

      自由电子激光自开始建造以来,各个国家都意识到其重要作用,几乎同步在开展小型化台式化自由电子激光的研究。世界上其他发达国家都将其作为未来重大发展战略,所以研究一开始,我们就相当于同其他国家开展了一场国际竞赛。

      2011年来,王文涛和团队一直致力于激光加速电子束品质与稳定性的提升,期望在台式化自由电子激光的研究中率先实现突破。但这项研究,并不是一件容易的事情,2013年,王文涛团队所在的实验室,挂出了一幅标语“加班奋战三百天,不见出光誓不还”,他们做好了长期艰苦奋战的准备,却没想到这场战役比他们预估的,还要困难得多。

      执着、献身、攀高峰

      王文涛始终秉承强场激光物理国家重点实验室老一辈科学家“执着、献身、攀高峰”的精神,长期从事激光尾场电子加速和新型台式化辐射源的研究,提出并率先验证“级联尾场”、“梯度注入”、“协同注入”、“啁啾补偿”等多种创新方案,取得了多项世界领先的研究成果,实现该领域从跟跑到领跑:如首次验证级联尾场加速机制、激光驱动产生国际最高品质(亮度接近最先进的直线加速器),最低能散(千分之二)电子束等。

      2018年,王文涛和团队成功研制了稳定台式化激光电子加速器,产生单能电子束的重复率为100%。这代表《Nature》专刊“2020年远景”中预测的激光领域五大突破之一“台式化粒子加速器”的实现,也标志着我国在台式化粒子加速领域率先实现了从实验到仪器最为关键的转变。激光尾场电子加速器的实现,为台式化自由电子激光的研制奠定了坚实的基础。

      王文涛在NaturePhysical Review Letters等国际学术期刊发表论文50余篇,授权发明专利10余项。获“2019年中科院青促会优秀会员”、“超强激光科学卓越创新中心A类人才”等荣誉,相关成果入选国家“十三五”科技创新成就展。

      把冷板凳坐热

      直到2021年,整整经历了十年的长期奋战后,王文涛和研究团队通过显著提升激光尾波场加速的电子束品质,并结合创新设计的紧凑型束流传输与辐射系统,实验上首次实现了基于激光加速器的自由电子激光放大输出,典型激光波长27纳米,最短激光波长可达10纳米级,单脉冲能量可达100纳焦耳级,并通过轨道偏移以及自发辐射定标等方法证明了最后一段波荡器中能量增益高达100倍。这是国际上首次实现基于激光电子加速器的极紫外波段的自发辐射放大输出,对于小型化、低成本的X射线自由电子激光器的研制具有重大意义。

      该项成果王文涛作为第一作者和通讯作者成功发表于2021722日出版的《Nature》封面。同期《Nature》和《Science》发表专栏评论评价这项工作的重大意义——认为,“该成果是激光尾波场领域自2004年‘梦之束’报道以来的又一里程碑式的成果,将对同行科研人员产生重大影响,是一项重大的突破。”“这是一个巨大的进步!”这标志着我国在国际上率先完成台式化自由电子激光的原理验证,同德美日意法等国竞争“台式化自由电子激光研制”中取得领先。

      下一步,王文涛将和团队一起继续提升自由电子激光的输出功率和光子能量,并作为上海超强超短激光实验装置(“羲和”激光装置)中超快化学与大分子动力学研究平台的重要组成部分,提供开放共享,为实现我国高水平科技自立自强贡献力量!

     

     

    2019年1月11日凌晨3点出光后合影留念

     

    2021年10月10日,在国际学术会议上做大会报告

      

    2021年10月22日,成果入选国家十三五科技创新成就展

      

    工作照

     

    凭借“激光尾场加速领域世界最高亮度电子束”获2016年中国光学重要成果奖

     

    王文涛教学生处理和分析数据

     

     
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