在广东东莞松山湖科学城，中国散裂中子源附近的一片建设工地上，一座能“看见”电子运动的“国之重器”——先进阿秒激光设施正加速建设。
作为亚洲首个阿秒激光设施，该项目自去年1月正式动工以来备受瞩目。近日，南方+记者从中国科学院物理研究所获悉，目前，先进阿秒激光设施土建工程已完成封顶，核心关键技术取得重大突破，其“心脏”部件——高性能飞秒激光器已成功实现全国产化，打破了国外在该领域的技术垄断。
先进阿秒激光设施全景图。
探秘微观世界的“超高速摄像机”
阿秒激光设施被形象地称为“超高速摄像机”。“阿秒”是指百亿亿分之一秒的时间单位，电子的运动就处在几十到数百阿秒的时间尺度上。基于高性能飞秒激光，先进阿秒激光设施能实现对电子运动的跟踪、测量与操控。
作为一个前沿类大科学装置，先进阿秒激光设施将为物理、化学、材料、信息、生物医学等领域提供重要的研究工具。该项目的首席科学家、中国科学院物理研究所研究员魏志义介绍，通过该装置，科学家们可以像看电影的慢动作回放一样，了解电子在原子内部的运动，探究它们之间的相互作用，操控它们的行为。
目前已建好的散裂中子源、同步辐射光源等科学装置主要从空间维度探测物质结构细微的特性。而阿秒激光则能从前所未有的时间尺度上，研究并控制发生在超短时间内的微观过程。
魏志义表示，当具备高空间分辨率和高时间分辨率两种手段开展科学研究时，就能够更加全面地了解物质世界的科学规律，认识其物理机制，进一步改造并控制物质的特性，从而解决很多重大的科学前沿问题。“同时，还能推动半导体材料与器件、信息技术、光伏能源、新药研发、癌症早期诊断等高技术行业的升级发展。”魏志义说。
这一“大国重器”由中国科学院物理研究所与西安光学精密机械研究所共同建设。其中，中国科学院物理研究所承担了6条阿秒激光束线、13个研究终端的建设任务，项目团队先后攻克了桩基、筏板基础、钢网架结构等关键工程，完成多轮工艺设计深化，目前已完成主体建筑结构封顶。
核心部件打破国外技术垄断
先进阿秒激光设施能否长期稳定运行，取决于其“心脏”——高性能飞秒激光器。“没有高性能的飞秒激光器，就难以实现高质量的阿秒激光输出。”魏志义说。
然而，在项目筹建前，我国所需的高性能飞秒激光器长期依赖国外进口，不仅面临禁运风险，且维修费用高昂、周期漫长。“对于需要长期稳定运行的大科学装置而言，这是难以接受的。”先进阿秒激光设施总工程师赵昆坦言。
为此，科研团队经三年技术攻关，着力解决了关键材料、核心器件、整体设计、系统集成、长时间稳定运行等技术难题。
赵昆表示，团队研制完成的五类激光器均已通过了中国计量科学研究院组织的技术测试，关键技术指标全部达到设计要求。在工艺测试验收中，与会专家一致认为此五类激光器综合性能已达到国际先进水平，完全能够满足阿秒激光设施建设需求。
这意味着，长期被国外垄断的高性能飞秒激光器已成功实现全国产化，有望为其他大科学装置建设及重大任务攻关提供相关激光器解决方案。
赵昆透露，按计划，今年10月，设施将完成基建工程，2027年1月开始进行设备安装，预计2028年下半年全部完成，2029年进入调试验收阶段。
先进阿秒激光设施全景图。
建成后，先进阿秒激光设施将实现从纳米—软X射线到毫米—太赫兹的全波长覆盖，实现超高时间分辨、空间分辨、能量分辨的光—电—磁—热综合实验平台，在脉冲能量、脉冲宽度、光子能量、光子通量等性能指标上取得突破，达到世界先进水平。
南方+记者 吴雅楠
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