牛津大学科学家开发出名为RAVEN的突破性技术，能一次性捕捉超强激光脉冲的全部复杂性，相关研究结果于6月26日发表在《自然光子学》杂志上。

超强激光可在电场单次振荡内将电子加速到接近光速，是研究极端物理的有力工具，但其快速波动和复杂结构使实时测量特性极具挑战性。此前，现有技术通常需数百次激光照射才能形成完整图像，限制了对极端光脉冲动态特性的捕捉。

这项新研究由牛津大学物理系和德国慕尼黑大学研究人员联合领导，描述了名为RAVEN(矢量电磁近场实时采集)的新型单次诊断技术。该方法可高精度测量单个超强激光脉冲的完整形状、时间和对准情况。

全面了解激光脉冲行为可改变多领域性能提升。例如，能让科学家实时微调激光系统，弥合实验与理论模型差距，为计算机模型和人工智能模拟提供更好数据。其工作原理是将激光束分成两部分，一部分测颜色随时间变化，另一部分穿过双折射材料，再由微透镜阵列记录波前结构，信息由光学传感器捕获到单个图像，计算机程序据此重建完整结构。

首席研究员桑尼·霍华德表示，该方法首次能实时完整捕捉超强激光脉冲，包括偏振态和内部结构，为激光与物质相互作用提供新洞察，也为优化高功率激光系统铺平道路。

该技术已在德国ATLAS - 3000拍瓦级激光器上成功测试，揭示了此前无法实时测量的细微畸变和波移，使研究团队能微调仪器。这些畸变会影响高强度激光实验性能，RAVEN通过提供实时反馈，可立即调整，提高等离子体物理等实验的准确性和效率，还能节省时间。

该技术为实验室实现惯性聚变能装置提供新途径，这是迈向大规模生产聚变能的关键一步。聚焦激光还可为新物理学提供有力探测。

论文合著者彼得·诺里斯教授称，RAVEN只需一次发射即可实现激光脉冲完整时空表征，为激光诊断提供新工具，有望加速超强激光应用进展。合著者安德烈亚斯·多普博士表示，意识到RAVEN背后的原理改变了游戏规则，可简化设置。

展望未来，研究人员希望将RAVEN使用范围扩展到更广泛激光设施，探索其在优化惯性聚变能研究等方面的潜力。这项研究由慕尼黑大学、马克斯·普朗克量子光学研究所和约翰·亚当斯加速器科学研究所合作完成，得到英国科学与技术研究理事会及德国和欧盟资助机构支持。