刚刚，诺贝尔物理学奖迎来第5位女性得主
2022年最热《差差差很疼30分钟短视频免费》热播电影手机在❃各地正发力建设激光产业集群。今年8月，山东省明确提出把激光显示作为重点发展领域，引领信息技术产业开启新一轮大跨越大提升。“我们将积极布局和发展激光显示产业，打造全球领先的激光显示产业集群和创新高地。”山东省工业和信息化厅二级巡视员李英峰表示。axdeqc-udnikby4qr4-刚刚，诺贝尔物理学奖迎来第5位女性得主
炒股就看
来源：知识分子
theintellectual
现年64岁的annel‘huillier是一位法国、瑞典物理学家，致力于研究短而强的激光场与原子之间的相互作用。她1958年出生于巴黎，小时候，她受到阿波罗11号的激发，阿波罗11号1969年首次载人登月任务。她还受到祖父的影响，他是从事无线电通信的电气工程教授。于是，她对科学技术的产生了极大热情，促使她后来成为实验阿秒物理学的领导者——
1987年，她参加了一项使用皮秒nd：yag激光系统首次观测高次谐波的实验。她对这个实验着迷，并决定将自己的时间投入到这一研究领域。
皮埃尔-阿戈斯蒂尼于1968年获得艾克斯-马赛大学博士学位。完成学业后，他成为法国原子能委员会萨克雷分会的一名研究员，在那里担任过各种职务，一直工作到2002年。在此期间，他曾在南加州大学、阿姆斯特丹fom和bnl担任访问学者。在担任了一系列其他访问学者职位后，他于2005年来到俄亥俄州立大学，担任物理学教授。
他曾于2007年获得fom荷兰颁发的jooplos奖、osa的williamf．meggers奖，并且是洪堡研究员。2008年，他被选为osa院士，“因其在创新实验开发方面的领导地位，为原子和分子在强红外激光脉冲下的非线性响应动力学提供了重要见解。”
krausz是匈牙利-奥地利物理学家，他的研究团队第一个产生和测量阿秒光脉冲并用来捕捉原子内部电子运动。
早在1990年代初，在维也纳科技大学攻读博士学位时，
光是最直观而常见的自然现象，千百年来也是人们认识世界和揭示科学规律最重要的手段。激光的发明不仅为光赋予了从未有过的强大功能，也成为目前人们取得科学发现最重要的工具，无论是探测物质的微观结构，还是了解光合作用的本质；从日新月异的通讯技术，到无坚不摧的精密加工，激光无不起着难以替代的重要作用。
不仅激光本身的发展已荣获多项诺贝尔奖，而且应用研究也摘取了多项诺贝尔奖的硕果。回顾激光发展和开拓应用的历史，不难领略到其在近代科学技术中的重要地位和进一步促进社会进步的潜力，因此回顾一下那些有可能也成为诺贝尔奖级的重要成就是有意义的。
激光作为一种电磁波，其功能和特性可以通过物理参数而定量表征，如振幅、频率、脉宽、相位、偏振等。在这些参数中，频率与脉宽不仅是表征激光特性最重要的两个参数，而且也是比直接放大激光能量以提高振幅更具挑战性的工作。就在1960年激光发明后的次年，peterfranken和同事通过将梅曼发明的红宝石激光聚焦到石英晶体，发现了二次谐波效应，得到了波长约347nm的紫外激光，从此开辟了非线性光学这门学科。
伴随着激光的发展，基于非线性光学的激光频率变换一直是光物理最重要的内容之一，不仅极大的扩展了人们所能得到的激光波长，汇成了色彩斑斓的激光光谱，也提供了研究材料结构与物质特性的重要手段。
虽然继第一台红宝石激光之后不久，人们相继实现了气体、光纤、半导体、液体等多种类型的激光器，找到了数以百计的激光增益介质，得到了不同波长的激光输出，但迄今覆盖激光波长最广的技术还是非线性激光频率变换，特别是在产生具有高光子能量的高频激光辐射方面，非线性频率变换技术基本是唯一可行的方案。1981年，nicolaasbloembergen和arthurschawlow因为对非线性光学和激光光谱学的贡献获得诺贝尔物理奖。
根据非线性光学的基本原理，实现频率高效率转换的一个基本条件是要有足够光强的入射激光。激光的强度是由其能量和作用时间，也就是激光脉冲的持续时间决定的，因此采用极短脉宽的激光，无疑在产生更短波长，即更高频率的激光方面具有优于长脉冲及连续光激光的巨大优势。
实际上，脉宽作为激光的另一个重要参数，在激光发展的历史上，一直是人们最为关注的研究热点，不仅仅因为短脉宽伴随着高强度，更主要的是其时间分辨能力，能够用于探测快速变化的微观过程。
激光的频率与脉宽可以说是一对孪生的兄弟，其相互满足傅里叶变换关系，已知时域结构的光场，通过傅里叶变换，在一定的条件下，可以得到其频域分布，反之亦然。激光的脉宽与频谱宽度遵循测不准原理。因此要想得到极短的脉宽，激光就必须要有极宽的线宽，为此要不具有极高的频率，即极短的波长；要不具有极宽的光谱带宽。
我们知道，要使激光直接工作在短波段是非常困难的，目前常见的激光增益介质基本都工作在可见到近红外波段，为此寻求并发展具有极宽增益带宽的激光介质，是实现超快激光输出的重要方向，在激光出现的早期岁月，最具这一特征的介质是液体染料，到70年代，人们通过被动锁模罗丹明染料激光，获得了短至1.5ps的最短闪光脉冲。
进入80年代，超快激光迎来了前所未有的黄金发展岁月。
但是仅靠色散补偿，由激光振荡器所能直接产生的激光脉宽毕竟有限。因此就在cpm出现后不久，美国贝尔实验室、mit的科学家们通过放大激光能量提升峰值功率和强度而在光纤中形成的非线性效应扩展光谱后，进一步结合光栅和棱镜等色散元件，先后将脉宽压缩到了30fs、8fs及6fs的最短脉宽世界纪录。
飞秒激光脉冲的快速发展，使得当时人们利用其作为开关时间的泵浦探索技术测量分子、原子的动力学行为成为可能，美国加州理工学院的a.h.zeawail教授正是由于利用飞秒激光首次测量化学反应的工作，独获1999年的诺贝尔化学奖。
上述通过直接放大飞秒脉冲能量而提高其强度，为在光纤中产生非线性以扩展光谱提供了不可缺少的技术环节，但面临的一个问题是高强度激光带来的自聚焦效应等问题，不仅导致增益饱和，而且也带来光学元件的损坏，尤其是对于固体激光介质。
donnastrickland在2018年与人分享了该年的诺贝尔物理学奖|图源：nobelprize.org/prizes
那么在超短脉冲强激光的作用下，原子气体为什么会产生如此结构的极紫外辐射呢？1993年，前面提到的加拿大国家研究院的paulcorkum教授提出了三步模型理论，其主要内容可以通过下图得以说明。
第一步首先为强激光作用下的隧穿电离过程，超快强激光场使气体原子的库伦势发生倾斜，使得电子能够以隧道电离的方式逃离原子核的束缚，成为准自由的电子；
第二步是电子加速，隧穿电离后的电子在外加激光电场的驱动下进行加速，通过加速运动积累一定的动能；
第三步是复合发光，加速电子在反向电场的作用下，以一定概率再回到电离的原子核附近并与之复合，在复合过程中电子将以光的形式释放所积累的动能和电离能，表现为高次谐波。
三步模型理论不仅完美的诠释了高次谐波的机理和过程，而且也能说明只有奇数倍谐波产生的原因，由于气体具有中心对称性，而偶数倍的谐波不满足中心对称；另外驱动电场每个半个振荡周期发射一次谐波，不同周期内产生的谐波会相互干涉，考虑到相邻的振荡周期相差一个π相位，因此偶数倍谐波干涉相消，而奇数倍的谐波干涉由于相长可被保留下来。此外当驱动飞秒脉冲为仅包括不多振荡周期或接近单个振荡周期的极短脉冲时，其产生的高次谐波谱可能是连续的，而不是常规离散的。连续的hhg光谱意味单个孤立阿秒脉冲，而不是由一系列阿秒脉冲组成的脉冲串。
实际上就在paulcorkum发表三步模型理论的前一年，匈牙利固体物理研究所的gyozofarkasandcsabatoth就认识到hhg由于类似锁模的特性，是产生阿秒激光脉冲的可行方式，并通过计算表明可以获得100as的激光脉冲。另外从脉宽与带宽的测不准原理，由于hhg所处的极紫外波段，时域上对应阿秒的脉冲宽度也是不难理解的。
但如何证明高次谐波的脉宽就是阿秒呢？如果是，那到底是多少阿秒？这就需要通过实验来回答。
尽管自此之后有大量hhg的理论和实验研究报导，由于缺乏令人信服的实验测量结果，因此频域上的高次谐波并不能在时域认为是阿秒脉冲。直到2001年，才由两个研究组分别报告了令人信服的测量结果——
阿秒时代
孤立阿秒光脉冲的产生，为阿秒激光的实际应用打开了新的大门，标志着超快研究阿秒时代的来临。由于其重要意义，次年的
人类对于极限的追求从未止步过，随着阿秒脉冲的成功测量，不仅激发了人们对于产生更短阿秒脉冲的热情和兴趣，也催生了许多新的应用研究。
在玻耳的原子模型里，电子绕原子核一周的时间为152as，这是人们此前从未能够测量的微观世界。尽管利用飞秒脉冲实现了对分子结构的动力学追踪，但是对于捕捉发生在阿秒时间尺度的电子运动，却是全新的课题。
由于核外电子的运动决定着物质的特性，因此对于电子的动力学测量和控制，成为涉及多个学科的重要内容，随后有关光电效应、凝聚态物理中电子的跃迁、瞬态超导、阿秒磁学等相关应用研究层出不穷。
在阿秒产生方面，也相继出现了偏振选通、双色场选通、阿秒灯塔、长波驱动等产生技术，孤立阿秒脉冲的脉宽也从最初的650as推进到了目前43as的世界纪录。
高次谐波作为阿秒脉冲的孪生体，或物理过程的另一个方面，随着阿秒脉冲的发展也得到了进一步的发展和重视，无论在脉冲能量、还是在截止波长与重复频率等方面，近10年来都取得了重要进展，如日本理化研究所绿川与高桥的研究组采用太瓦级的飞秒激光驱动气体高次谐波，得到了单脉冲能量微焦耳量级的高次谐波；美国科罗拉多大学margaretmmurnane和henryckapteyn夫妇教授的研究组与维也纳技术大学andriusbaltuska教授的研究组合作，采用3.9um波长的飞秒放大激光作为驱动光源，得到了截止频率1.6kev、对应谐波级次5500阶的hhg。
这些工作进展不仅本身具有很多重要的应用，也为未来产生脉宽更短、截止频率更高、脉冲能量更强的阿秒脉冲提供了有益的探索和发展基础。此外最近发展起来的固体高次谐波技术，在研究表征材料的特性、揭示相应的物理机制、提供新的阿秒产生技术方面也表现出重要的创新潜力，值得科学家们重视。
正是由于高次谐波与阿秒脉冲不断带来的科学应用和技术进展，annel’huiller、paulcorkum、ferenckrausz三人获得了2022年的沃尔夫物理奖。
责任编辑：王旭
最(zui)后(hou)(，)新(xin)媒(mei)体(ti)的(de)发(fa)展(zhan)加(jia)速(su)舆(yu)论(lun)格(ge)局(ju)变(bian)化(hua)(。)(“)传(chuan)统(tong)媒(mei)体(ti)时(shi)代(dai)(，)国(guo)际(ji)舆(yu)论(lun)格(ge)局(ju)基(ji)本(ben)上(shang)处(chu)于(yu)固(gu)化(hua)状(zhuang)态(tai)(。)随(sui)着(zhe)互(hu)联(lian)网(wang)的(de)发(fa)展(zhan)和(he)社(she)交(jiao)媒(mei)体(ti)的(de)广(guang)泛(fan)使(shi)用(yong)(，)形(xing)成(cheng)了(le)(‘)传(chuan)统(tong)媒(mei)体(ti)( )新(xin)媒(mei)体(ti)(’)的(de)舆(yu)论(lun)生(sheng)成(cheng)机(ji)制(zhi)(，)其(qi)中(zhong)新(xin)媒(mei)体(ti)的(de)作(zuo)用(yong)更(geng)加(jia)突(tu)出(chu)(，)网(wang)民(min)只(zhi)要(yao)个(ge)人(ren)在(zai)场(chang)(、)知(zhi)情(qing)(，)就(jiu)可(ke)以(yi)把(ba)事(shi)件(jian)的(de)过(guo)程(cheng)和(he)细(xi)节(jie)迅(xun)速(su)地(di)披(pi)露(lu)出(chu)来(lai)(，)网(wang)民(min)信(xin)息(xi)的(de)互(hu)相(xiang)补(bu)充(chong)(，)更(geng)有(you)助(zhu)于(yu)追(zhui)溯(su)事(shi)件(jian)原(yuan)委(wei)(，)还(hai)原(yuan)事(shi)件(jian)真(zhen)相(xiang)(。)(”)程(cheng)曼(man)丽(li)表(biao)示(shi)(，)这(zhei)在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)打(da)破(po)了(le)原(yuan)有(you)的(de)信(xin)息(xi)垄(long)断(duan)格(ge)局(ju)(，)使(shi)单(dan)向(xiang)传(chuan)播(bo)和(he)单(dan)方(fang)面(mian)的(de)舆(yu)论(lun)操(cao)弄(nong)不(bu)再(zai)奏(zou)效(xiao)(。)