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文章摘要： 利用飛秒量級的鐳射脈衝可以對原子和分子進行拍照脈衝鐳射在時間上表現為一個接著一個的光脈衝
作為20世紀人類重大發明之一，鐳射已經融入經濟社會的方方面面。2018年諾貝爾物理學獎頒給了在鐳射物理領域做出突破貢獻的3位科學家，突顯鐳射的重要作用。
從字面解釋，鐳射是指通過受激輻射對光進行放大。當一束光經過一個物體時，在某種特殊條件下能夠發生受激輻射，輻射出來的光和入射光一模一樣。這個過程就好像是通過一個光的克隆機，把入射光放大了。由於其獨一無二的光學特性，鐳射又被稱為「最亮的光」「最準的尺」以及「最快的刀」。鐳射還有極好的方向性，比如，地球距離月球約38萬千米，若使用鐳射照射，在月球表面形成的光斑不到2000米；而相同情況下，其他光源產生的光斑早已覆蓋整個月球。
自1960年第一臺鐳射器發明以來，經過不斷髮展，鐳射已廣泛應用於光纖通信、美容、列印、眼科手術、武器和測距等領域。2018年諾貝爾物理學獎得主之一阿什金，於上世紀80年代發明了光鑷技術，利用聚焦的鐳射，像鑷子一樣把微小物體夾起來進行移動。如今，光鑷已成為許多物理學家、化學家和生物學家必不可少的工具，幫助他們精確地操作原子、分子、細菌、病毒和細胞等，為研究微觀現象開啟了一扇大門。
根據工作方式，鐳射可分為連續鐳射和脈衝鐳射。脈衝鐳射在時間上表現為一個接著一個的光脈衝，其峰值功率會遠遠大於連續鐳射。形象地說，連續鐳射好比10米深的平靜水面，而脈衝鐳射就像1米深的水面上形成了一個足有1000米高的波浪。鐳射脈衝的寬度，可以短於1皮秒（1皮秒等於萬億分之一秒），甚至到飛秒（1飛秒等於千萬億分之一秒）量級。將能量集中在這麼短的時間內，其峰值功率之高可想而知。
2018年另外兩位諾貝爾物理學獎得主穆魯和斯特里克蘭，於1985年發明了啁啾脈衝放大技術，得到了峰值功率極高的超短脈衝。這種峰值功率很高的超短鐳射能夠精確地在不同材料上實現切割和鑽孔，已廣泛用於鐳射視力矯正手術以及精密加工，如手機的顯示屏和內部精小部件。而在研究物質內部動態過程時，利用飛秒量級的鐳射脈衝可以對原子和分子進行拍照，讓科學家們洞察微觀世界的祕密。
此外，藉助啁啾脈衝放大技術，不少國家正在建設超強鐳射裝置。中國在該領域具有非常紮實的基礎，近年來不斷取得突破性成果。利用這種強鐳射裝置，能夠在實驗室裏製造極端物理條件，有望揭示新的物理規律。
毫無疑問，豐富多樣的鐳射技術為我們提供了認識世界和改變世界的強大工具。相信在科學家們的共同努力下，更加神奇的鐳射技術將會不斷涌現。（作者為中國科學院物理研究所研究員）