三人的获奖理由是：“用于激光物理领域的突破性发明”。

 

今天我要聊聊Gérard Mourou和Donna Strickland。

 

2018年诺贝尔物理学奖颁给了脉冲放大的发明者Mourou先生和他的学生Strickland教授。既出人意料，也在意料之中。

 

超短脉冲（一般定义为小于1纳秒的激光脉冲）的放大，在很长时间内是令人头痛的问题：极短的脉冲不利于吸收放大介质中的能量，和高峰值功率极易破坏放大器中的光学元器件。

 

对于后者，简单的解决方法是将脉冲的截面扩大，减少单位面积内的脉冲能量和功率。可是，面积的扩大带来能量密度的减少，更不利于吸收增益介质储存能量。而且，再扩大，能扩大到多少倍呢？几十倍？几百倍？

 

Mourou先生及其学生Strickland教授，想到雷达放大技术。雷达脉冲放大，就是利用雷达脉冲的宽带频谱，把雷达脉冲调制为频域的啁啾（类似鸟的叫声），在时域就是脉冲的展宽，再放大，以避免高峰值功率破坏的。

 

能不能把这个技术移植到激光脉冲放大呢？

 

超短激光脉冲本身也对应着非常宽的光谱。利用色散技术，将脉冲在时域展宽，然后再放大，不就既能避免放大中的光学损伤，又能更有效地获取增益了吗？那么什么东西能把脉冲展得更宽呢？色散介质啊。可是一般的介质色散实在太小，有限长度内展宽不了多少。

 

时间已至1980年代中期，光纤技术已经成熟。用光纤啊！于是，就用了几公里的光纤，把脉冲展宽到了几百皮秒。后面的放大就顺理成章了。因为是利用频率的啁啾将脉冲展宽再放大的，这种技术就被命名啁啾脉冲放大技术（chirped pulse amplification，CPA）。

 

放大后，脉冲再压缩原来的宽度。但是发现并不容易。直到光栅脉冲展宽器被发明出来，光纤脉冲展宽器才被淘汰（当然有的场合还在用），脉冲压缩才逐渐完美。

这个发明可不得了。从图1可以看到，超短脉冲的峰值功率从原来的千瓦（图纵坐标是聚焦后的峰值功率），一下子就蹿升到了兆瓦，一直到现在的帕瓦（10¹⁵ W）。

 

所以，Mourou/Strickland师生获得诺奖，也当之无愧。

 

为什么还有人不服气呢？因为有人认为，这个技术，只不过是将雷达放大技术移植到了激光技术，不能算是原创。

 

但是诺奖委员会不这么想。他们想的是，如果没有这个技术的发明，哪怕是移植，能有今天的帕瓦激光吗？能有飞秒激光的普遍应用吗？能有后来的飞秒脉冲吗？如果没有，这个奖给了Mourou师生就是值得的！