摘要： 自激光器发明以来，高强度激光脉冲的产生一直被视为最重要的研究课题之一。高强度激光通常采用主振荡功率放大器（MOPA）构型来提升短激光脉冲的能量。该构型已应用于中国神光装置、美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的国家点火装置（NIF）等场所——后者目前是全球最大的激光装置。这类巨型激光装置通常用于涉及复杂技术的高成本、大规模科研项目，目前仅有少数国家能开展此类激光研究。由于所获激光脉冲重复频率低且脉宽较长，这些激光装置并不适用于大规模应用研究。此外其输出激光强度也存在局限：例如2009年建成的NIF虽包含192束紫外光束（总能量达1.8兆焦耳/10^6焦耳），但因脉宽处于纳秒级（10^-9秒）、脉冲间隔长达数小时，其峰值功率仅约500太瓦（10^12瓦）[1]。 在另一端尺度上，多个研究机构通过在常规实验室中放大飞秒级（10^-15秒）超短脉冲激光，研发出台式激光系统。这些激光器具有拍瓦级（10^15瓦）峰值功率[2-4]、1赫兹重复频率[5]及10^22瓦/平方厘米的聚焦强度[6]。自1985年美国Mourou团队开创啁啾脉冲放大（CPA）技术[8]、1991年英国Sibbett团队发现克尔透镜锁模（KLM）现象[7]以来，结合超短脉冲研究，超强激光技术自1980年代末开始以空前速度发展，持续创造突破性科学纪录。 超短脉冲激光研究呈现两大探索方向：一是通过锁模技术实现极短脉宽，当前激光脉冲已可达少周期量级，并能利用新物理机制产生阿秒级（10^-18秒）激光脉冲[9-11]；二是持续突破激光峰值功率极限，越来越多峰值功率达太瓦甚至拍瓦级的飞秒超强激光装置相继问世[2-5]，为超快超强激光脉冲的深度研究提供强大工具。 该技术在微纳制造[12-14]、医学[15,16]等领域广泛应用，并成功推动原子分子运动模式探索[17,18]、天体物理实验室模拟[19]、精密光谱学[20]等研究取得突破，催生诸多新兴分支与重大科学成果。其中最具代表性的当属：1999年美国科学家A.H.泽维尔因飞秒激光脉冲化学动力学研究获诺贝尔化学奖；2005年诺贝尔物理学奖一半由J.L.霍尔与T.W.汉施两位教授共享，表彰其飞秒激光频率梳技术成就。 凭借尖端特性与创新应用，超短脉冲超强激光已成为光学物理领域的关键工具。本章将首先简要回顾该领域的核心技术及相关研究进展。