超強(qiáng)超短激光其實(shí)就是峰值功率大于1太瓦 (10^12瓦），脈沖寬度小于100 飛秒 (10^-15秒 )的激光，它的出現(xiàn)為人類提供了前所未有的極端物理?xiàng)l件與全新實(shí)驗(yàn)手段。

至此，自然界中只有在恒星內(nèi)部或是黑洞邊緣才能找到的高能量密度、甚至超高能量密度的極端條件已經(jīng)能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)被制造出來(lái)。

目前，激光經(jīng)聚焦達(dá)到的最高光強(qiáng)已達(dá)到了10^22瓦/平方厘米 量級(jí)。此外，這種超強(qiáng)光場(chǎng)在時(shí)間范疇又是極端超快的，在遠(yuǎn)紫外線（XUV）波段，激光脈沖的超快時(shí)間尺度已經(jīng)突破飛秒（fs，10^-15秒）進(jìn)入了阿秒（as，10^-18秒）新范疇。

這么大的光強(qiáng)到底是什么概念呢？

要知道，自然界最強(qiáng)的光強(qiáng)，如宇宙中伽瑪射線暴，其對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)才10^20瓦/平方厘米 量級(jí)，而光強(qiáng)10^21瓦/平方厘米 約等于地球接收到的太陽(yáng)總輻射聚焦到頭發(fā)絲粗細(xì)的尺度。

除此之外更為重要的是，目前超強(qiáng)超短激光正處于取得重大科學(xué)技術(shù)突破和開拓重大應(yīng)用的關(guān)鍵階段，未來(lái)五年左右激光的聚焦強(qiáng)度可能超過10^23 瓦/平方厘米 甚至更高的超高量級(jí)，同時(shí)激光脈沖的時(shí)域?qū)Ρ榷瓤赡苓_(dá)到10^9-12。

超強(qiáng)超短激光的研究與發(fā)展是國(guó)際激光高技術(shù)的最新發(fā)展前沿與競(jìng)爭(zhēng)重點(diǎn)領(lǐng)域，正如《Science》專文指出，“這項(xiàng)工作將影響每一項(xiàng)研究，從聚變到天體物理?！?/p>

英國(guó)盧瑟福實(shí)驗(yàn)室中央激光裝置（CLF）是一個(gè)多套激光束線的綜合平臺(tái)，而作為其核心裝置的英國(guó)盧瑟福實(shí)驗(yàn)室Vulcan激光裝置，計(jì)劃在6年內(nèi)投入2500萬(wàn)英鎊，采用OPCPA技術(shù)將其輸出脈沖峰值功率由拍瓦量級(jí)升級(jí)到10拍瓦量級(jí)，單脈沖能量300焦耳，脈寬30飛秒，聚焦光強(qiáng)達(dá)到10^23瓦/平方厘米。

法國(guó)的apollon裝置位于巴黎郊區(qū)，由法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心（CNRS）、巴黎綜合理工大學(xué)和法國(guó)高等科技學(xué)院設(shè)計(jì)建造，計(jì)劃于2015至2016年間建成。該裝置基于OPCPA前端組合鈦寶石放大器結(jié)構(gòu)，擬實(shí)現(xiàn)300焦耳放大脈沖輸出，壓縮后可獲得150焦耳、15飛秒、10拍瓦激光脈沖，聚焦光強(qiáng)超過2×10^22瓦/平方厘米，時(shí)間對(duì)比度大于10^12。

俄羅斯應(yīng)用物理研究所主導(dǎo)規(guī)劃的Exawatt Center for Extreme Light Studies (XCELS)同樣計(jì)劃實(shí)現(xiàn)前所未有的0.2艾瓦（200拍瓦）峰值功率，設(shè)計(jì)中的激光裝置包含12束15拍瓦、25飛秒超強(qiáng)超短激光，利用相干合成技術(shù)實(shí)現(xiàn)180拍瓦輸出，最高可能達(dá)到200拍瓦。同時(shí)，裝置還設(shè)計(jì)有一束100MeV（兆伏特）電子直線加速器和一束1拍瓦、1赫茲-10千赫茲重復(fù)頻率的探針光，擬開展高能物理強(qiáng)場(chǎng)物理相關(guān)未知現(xiàn)象和真空時(shí)空結(jié)構(gòu)探索的研究工作。

而美國(guó)的Lawrence Berkeley National Laboratory正在實(shí)行BELLA計(jì)劃，其內(nèi)容是首先與法國(guó)公司合作，通過購(gòu)置商品化的40焦耳、40飛秒、1赫茲的拍瓦級(jí)重復(fù)頻率超強(qiáng)超短激光系統(tǒng)，擬開展激光等離子體加速電子研究。

其目標(biāo)是產(chǎn)生小型化（米級(jí)）的10 GeV量級(jí)的高性能電子用于材料科學(xué)等前沿應(yīng)用研究，并為未來(lái)發(fā)展基于更高量級(jí)超強(qiáng)超短激光的1TeV電子束級(jí)聯(lián)（100級(jí)）激光等離子體加速器的電子正電子對(duì)撞機(jī)計(jì)劃提供研究基礎(chǔ)。

德國(guó)Helmholtz-Zentrum Dresden Rossendorf研究中心建立的ELBE裝置除了電子加速器束線以外，同時(shí)設(shè)立了超強(qiáng)超短激光、自由電子激光器（FEL）、X射線和中子束線等綜合性的束線平臺(tái)。

捷克首都布拉格的ELI-Beamlines Facility