革命激光物理學(xué)，2018諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)應(yīng)用前景巨大

2018年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予: Arthur Ashkin、Gérard Mourou和Donna Strickland

以表彰他們”在激光物理領(lǐng)域的開(kāi)創(chuàng)性發(fā)明。

今年的諾貝爾發(fā)明獎(jiǎng)得主革新了激光物理學(xué)。極小的物體和極快的進(jìn)程現(xiàn)在以一種新的方式出現(xiàn)。先進(jìn)的尖端精密儀器正探尋著還未經(jīng)探索的研究領(lǐng)域，并開(kāi)辟著它在工業(yè)與醫(yī)療上的多種應(yīng)用。

Arthur Ashkin發(fā)明了一種光學(xué)鑷子，它能利用激光束手指來(lái)捕捉粒子、原子、病毒和其他活細(xì)胞。這個(gè)新的工具讓Ashkin實(shí)現(xiàn)了一個(gè)科幻小說(shuō)中的古老的科學(xué)夢(mèng)想——利用光的輻射壓力來(lái)移動(dòng)真實(shí)存在的物體。他成功地用激光將微小的粒子向激光束的中心推進(jìn)，并讓它們維持在那個(gè)位置上。光學(xué)鑷子被成功發(fā)明。

Ashkin在1987年取得重大突破，他用在不傷害活細(xì)菌的情況下成功地用光學(xué)鑷子對(duì)活細(xì)菌進(jìn)行了捕獲。他立即著手研究的生物系統(tǒng)和光學(xué)鑷子，現(xiàn)已被廣泛用于生命機(jī)理的研究之中。

光鑷子使運(yùn)用光來(lái)觀察、轉(zhuǎn)動(dòng)、切割以及推拉成為可能。在許多實(shí)驗(yàn)室，激光鑷子被用來(lái)研究生物過(guò)程，如蛋白質(zhì)、分子馬達(dá)、DNA或細(xì)胞內(nèi)部的生命。

Gérard Mourou和Donna Strickland為人類創(chuàng)造出最短且最強(qiáng)的激光脈沖鋪平了道路。1985年，他們發(fā)表了一篇革命性的論文，這篇論文是Strickland的博士論文的基石。

Mourou and Strickland發(fā)展的技術(shù)叫做啁啾脈沖放大（CPA）。

他們采用了一種巧妙的方法，在不破壞被增強(qiáng)型材料的情況下，成功地制造出超短、高強(qiáng)度激光脈沖。首先，他們從時(shí)間上對(duì)激光脈沖進(jìn)行拉伸，以減小其峰值的功率，然后對(duì)其進(jìn)行放大，最后再對(duì)它們進(jìn)行壓縮。如果脈沖在時(shí)間上被壓縮并變得更短，那么更多的光就會(huì)聚集在同一個(gè)微小空間中——脈沖的強(qiáng)度就會(huì)急劇增加。

鋒利的激光束使得在各種材料上精確地切割或鉆孔成為可能。

Strickland和Mourou新發(fā)明的技術(shù)名為啁啾脈沖放大（CPA），很快便成為后來(lái)的高強(qiáng)度激光的標(biāo)準(zhǔn)。它的用途包括每年有數(shù)百萬(wàn)人用最鋒利的激光束進(jìn)行的視力矯正手術(shù)。

它應(yīng)用前景是無(wú)比巨大的，還有著無(wú)數(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域未被完全開(kāi)發(fā)出來(lái)。