作为中国科学院上海光学精密机械研究所

　　

　　

强场激光物理国家重点实验室研究员

　　

　　

王文涛从30岁做到42岁

　　

　　

长期从事激光尾场电子加速和

　　

　　

新型台式化辐射源的研究，

　　

　　

在超强超短激光驱动的级联激光尾场加速、

　　

　　

高亮度低能散电子束产生和新型辐射源研制等方面取得一系列突破性的研究进展，

　　

　　

取得多项国际领先的成果，

　　

　　

作为第一作者和通讯作者

　　

　　

在《nature》发表封面文章，

　　

　　

在《nature》《physicalreviewletters》等

　　

　　

国际学术期刊发表论文60余篇，

　　

　　

授权发明专利10余项。

　　

　　

　　

2004年，美、法、英等国科学家首次在实验中取得激光尾波场电子加速的重要突破，成果被冠以“梦之束”的名号。

　　

此后，利用激光尾波场加速器驱动的小型化自由电子激光，特别是x射线波段的自由电子激光，便成为该领域科学家共同追求的前沿。

　　

2017年，研究团队遭受重大挫折，原有的设计方案在经历了三年尝试后，宣告失败，这意味着整个装置建设要推倒重来，对王文涛和整个研究团队造成了沉重打击，那段时间充满了挫败感和对不能如期完成项目的焦虑。

　　

　　

项目负责人李儒新院士说：“向世界证明，这个方案不可行，也是一种成功。”

　　

最终，在整个项目团队的相互鼓励下，他们开始尝试第三种、第四种方案……最终在2019年12月31日，不负多年的追梦，这一刻他们将激光加速器得到的“梦之束”驱动产生了台式化自由电子激光的“现实之光”。

　　

　　

王文涛说：

　　

　　

“科学家最重要的价值

　　

　　

要有科学的审美，不要盲目追逐热点。”

　　

　　

他们没想到，这场战役长达近3000天……

　　

　　

自2011年来，王文涛和团队一直致力于激光加速电子束品质与稳定性的提升，期望在台式化自由电子激光的研究中率先实现突破。但这项研究，并不是一件容易的事情，2013年，王文涛团队所在的实验室，挂出了一幅标语“加班奋战三百天，不见出光誓不还”，他们做好了长期艰苦奋战的准备，却没想到这场战役比他们预估的，还要困难得多。

　　

2018年，王文涛和团队成功研制了稳定台式化激光电子加速器，产生单能电子束的重复率为100%。这代表《nature》专刊“2020年远景”中预测的激光领域五大突破之一“台式化粒子加速器”的实现，也标志着我国在台式化电子加速领域实现了从实验到仪器最为关键的转变。激光尾场电子加速器的实现，为台式化自由电子激光的研制奠定了坚实的基础。

　　

　　

直到2021年，整整经历了十年的长期奋战后，王文涛和研究团队通过显著提升激光尾波场加速的电子束品质，并结合创新设计的紧凑型束流传输与辐射系统，实验上首次实现了基于激光加速器的自由电子激光放大输出，典型激光波长27纳米，最短激光波长可达10纳米级，单脉冲能量可达100纳焦耳级，并通过轨道偏移以及自发辐射定标等方法证明了最后一段波荡器中能量增益高达100倍。

　　

“不要补短板，要做长板”

　　

　　

王文涛所在的团队在国际上首次实现基于激光电子加速器的极紫外波段的自发辐射放大输出，对于小型化、低成本的x射线自由电子激光器的研制具有重大意义。该项成果王文涛作为第一作者和通讯作者成功发表于2021年7月22日出版的《nature》封面。

　　

　　

事实上，王文涛所在的科研团队平均年龄还不到35岁。

　　

王文涛说：“科研青年要形成自己的特点。木桶领域不适合于科研青年，不要补短板，要做长板。”

　　

　　

　　

同期《nature》和《science》发表专栏评论评价这项工作的重大意义——认为，“该成果是激光尾波场领域自2004年‘梦之束’报道以来的又一里程碑式的成果，将对同行科研人员产生重大影响，是一项重大的突破。”

　　

“这是一个巨大的进步！”这标志着我国在国际上率先完成台式化自由电子激光的原理验证，同德美日意法等国竞争“台式化自由电子激光研制”中取得领先。

　　

多种创新方案，多项世界领先

　　

　　

王文涛始终秉承强场激光物理国家重点实验室老一辈科学家“执着、献身、攀高峰”的精神，长期从事激光尾场电子加速和新型台式化辐射源的研究，提出并率先验证“级联尾场”“梯度注入”“协同注入”“啁啾补偿”等多种创新方案，取得了多项世界领先的研究成果，实现该领域从跟跑到领跑：如首次验证级联尾场加速机制、激光驱动产生国际最高品质（亮度接近最先进的直线加速器），最低能散（千分之二）电子束等。

　　

下一步，王文涛将和团队一起继续提升自由电子激光的输出功率和光子能量，并作为上海超强超短激光实验装置中超快化学与大分子动力学研究平台的重要组成部分，提供开放共享。

　　

　　

上观号作者：上海科技

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