他是上海光機所培養的“土博士”，他說“要有科學的審美”

2022-07-28 08:28

來源：澎湃新聞·澎湃號·政務

作為中國科學院上海光學精密機械研究所

強場激光物理國家重點實驗室研究員

王文濤從30歲做到42歲

長期從事激光尾場電子加速和

新型臺式化輻射源的研究，

在超強超短激光驅動的級聯激光尾場加速、

高亮度低能散電子束產生和新型輻射源研制等方面取得一系列突破性的研究進展，

取得多項國際領先的成果，

作為第一作者和通訊作者

在《Nature》發表封面文章，

在《Nature》《Physical Review Letters》等

國際學術期刊發表論文60余篇，

授權發明專利10余項。

2004年，美、法、英等國科學家首次在實驗中取得激光尾波場電子加速的重要突破，成果被冠以“夢之束”的名號。

此后，利用激光尾波場加速器驅動的小型化自由電子激光，特別是X射線波段的自由電子激光，便成為該領域科學家共同追求的前沿。

2017年，研究團隊遭受重大挫折，原有的設計方案在經歷了三年嘗試后，宣告失敗，這意味著整個裝置建設要推倒重來，對王文濤和整個研究團隊造成了沉重打擊，那段時間充滿了挫敗感和對不能如期完成項目的焦慮。

項目負責人李儒新院士說：“向世界證明，這個方案不可行，也是一種成功。”

最終，在整個項目團隊的相互鼓勵下，他們開始嘗試第三種、第四種方案……最終在2019年12月31日，不負多年的追夢，這一刻他們將激光加速器得到的“夢之束”驅動產生了臺式化自由電子激光的“現實之光”。

王文濤說：

“科學家最重要的價值

要有科學的審美，不要盲目追逐熱點。”

他們沒想到，這場戰役長達近3000天……

自2011年來，王文濤和團隊一直致力于激光加速電子束品質與穩定性的提升，期望在臺式化自由電子激光的研究中率先實現突破。但這項研究，并不是一件容易的事情，2013年，王文濤團隊所在的實驗室，掛出了一幅標語“加班奮戰三百天，不見出光誓不還”，他們做好了長期艱苦奮戰的準備，卻沒想到這場戰役比他們預估的，還要困難得多。

2018年，王文濤和團隊成功研制了穩定臺式化激光電子加速器，產生單能電子束的重復率為100%。這代表《Nature》專刊“2020年遠景”中預測的激光領域五大突破之一“臺式化粒子加速器”的實現，也標志著我國在臺式化電子加速領域實現了從實驗到儀器最為關鍵的轉變。激光尾場電子加速器的實現，為臺式化自由電子激光的研制奠定了堅實的基礎。

直到2021年，整整經歷了十年的長期奮戰后，王文濤和研究團隊通過顯著提升激光尾波場加速的電子束品質，并結合創新設計的緊湊型束流傳輸與輻射系統，實驗上首次實現了基于激光加速器的自由電子激光放大輸出，典型激光波長27納米，最短激光波長可達10納米級，單脈沖能量可達100納焦耳級，并通過軌道偏移以及自發輻射定標等方法證明了最后一段波蕩器中能量增益高達100倍。

“不要補短板，要做長板”

王文濤所在的團隊在國際上首次實現基于激光電子加速器的極紫外波段的自發輻射放大輸出，對于小型化、低成本的X射線自由電子激光器的研制具有重大意義。該項成果王文濤作為第一作者和通訊作者成功發表于2021年7月22日出版的《Nature》封面。

事實上，王文濤所在的科研團隊平均年齡還不到35歲。

王文濤說：“科研青年要形成自己的特點。木桶領域不適合于科研青年，不要補短板，要做長板。”

同期《Nature》和《Science》發表專欄評論評價這項工作的重大意義——認為，“該成果是激光尾波場領域自2004年‘夢之束’報道以來的又一里程碑式的成果，將對同行科研人員產生重大影響，是一項重大的突破。”

“這是一個巨大的進步！”這標志著我國在國際上率先完成臺式化自由電子激光的原理驗證，同德美日意法等國競爭“臺式化自由電子激光研制”中取得領先。

多種創新方案，多項世界領先

王文濤始終秉承強場激光物理國家重點實驗室老一輩科學家“執著、獻身、攀高峰”的精神，長期從事激光尾場電子加速和新型臺式化輻射源的研究，提出并率先驗證“級聯尾場”“梯度注入”“協同注入”“啁啾補償”等多種創新方案，取得了多項世界領先的研究成果，實現該領域從跟跑到領跑：如首次驗證級聯尾場加速機制、激光驅動產生國際最高品質（亮度接近最先進的直線加速器），最低能散（千分之二）電子束等。

下一步，王文濤將和團隊一起繼續提升自由電子激光的輸出功率和光子能量，并作為上海超強超短激光實驗裝置中超快化學與大分子動力學研究平臺的重要組成部分，提供開放共享。