近年來，隨著超短超強激光技術的快速發展，實驗上已經產生了峰值功率達到PW量級、峰值光強約1022-1023W/cm2、脈沖長度為飛秒量級的超短超強激光脈沖。超強激光脈沖和相對論電子束相互作用過程中，激光脈沖載波相位會影響電子自旋進動、輻射光子偏振、輻射角譜分布以及正負電子對產生等。因此，提前探測和確定驅使激光脈沖載波相位對后續強場QED問題研究非常重要。目前，在相對論激光電磁場強度下，可以通過輻射角譜分布和“Breit-Wheeler”對產生過程的輻射截面來確定超短激光脈沖（2個波長以內）的載波相位。然而，已有的和正在建造的PW激光脈沖的脈沖長度都在15到30飛秒（4到10個波長）以上。即使采用分束的方法降低激光脈沖強度到非相對論量級并且不考慮載波相位信息損壞的理想情況下，非相對論激光脈沖載波相位探測方法（例如：立體-ATI、倍頻干涉等方法）也主要適用于少周期的激光脈沖。

PW長激光脈沖載波相位探測方法示意圖

近日，西安交通大學理學院激光與粒子束科學技術研究所栗建興教授和德國馬克斯普朗克核物理研究所Christoph H. Keitel教授課題組合作并首次發現利用超強長激光脈沖（6到10個波長以及更長范圍）和相對論電子束對撞，電子背向輻射譜產生兩個X射線波峰，其強度和對應極化角分布非常敏感地依賴于驅動激光脈沖載波相位，并且成線性單調變化。此變化可以被用做確定驅使PW長激光脈沖載波相位的依據。該研究成果已于近期在線發表于期刊 Physical Review Letters 上，題為“Single-Shot Carrier-Envelope Phase Determination of Long Superintense Laser Pulses”（Phys. Rev. Lett. 120, 124803,2018)。該研究工作與德國馬克斯普朗克核物理研究所合作完成，是栗建興教授近四年來第三篇以第一兼通訊作者發表在 Physical Review Letters 上的學術論文。

文章鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.124803

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激光與粒子束科學技術研究所由徐忠鋒教授于2013年組建。研究所近三年引進了中組部“外專千人”D. Hoffmann教授、“青年千人”任雪光教授、“中科院百人”趙永濤教授、陜西省“青年千人”栗建興教授（其中3人入選校青拔），同時還引進了新副教授1名，新講師及博士后6名，現有研究生20余名。目前研究所有3個研究小組，主要研究方向包括：聚變等離子體物理（負責人：趙永濤、D. Hoffmann）；原子分子動力學（負責人：任雪光、徐忠鋒）；超強激光物理（負責人：栗建興、趙永濤）。研究所目前承擔了國家自然科學基金重點項目、國防科工局“基礎科學挑戰計劃”等重要研究課題；研究所將繼續保持與德國馬克斯普朗克核物理研究所、國際大科學工程FAIR（Facility for Anti-proton and Ion Research）、蘭州重離子加速器國家實驗室、中國激光聚變研究中心等國內外著名研究單位的密切合作，積極搶占科學制高點，為學校“雙一流”建設和創新港建設作出貢獻。