2018年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)除給了光鑷發(fā)明者Arthur Ashkin，另一部分給了啁啾脈沖放大技術(shù)（CPA）的發(fā)明者M(jìn)ourou先生和他的學(xué)生Strickland教授。既出人意料，也在意料之中。

飛秒激光脈沖的放大，在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)是令人頭痛的問(wèn)題。主要問(wèn)題是，極短的脈沖不利于吸收放大介質(zhì)中的能量，和高峰值功率極易破壞放大器中的光學(xué)元器件。

對(duì)后者，簡(jiǎn)單的解決方法是，將脈沖的光束截面擴(kuò)大，以減少單位面積內(nèi)的脈沖能量和功率。可是，面積的擴(kuò)大可能會(huì)帶來(lái)泵浦能量密度的減少，更不利于吸收增益介質(zhì)儲(chǔ)存的能量。而且，光束面積的擴(kuò)大是有限的。

Mourou先生及其學(xué)生Strickland，聯(lián)想到雷達(dá)放大技術(shù)。雷達(dá)脈沖放大，就是利用雷達(dá)脈沖的寬帶頻譜，把雷達(dá)脈沖調(diào)制為頻域的啁啾（類似鳥(niǎo)的叫聲），在時(shí)域就是脈沖的展寬，再放大，以避免高峰值功率破壞的。能不能把這個(gè)技術(shù)移植到激光脈沖放大呢？因?yàn)轱w秒激光脈沖本身也對(duì)應(yīng)著非常寬的光譜。利用色散技術(shù)（不同的波長(zhǎng)速度不同），將脈沖在時(shí)域展寬，然后再放大，不就既能避免放大中的光學(xué)損傷，又能更有效地獲取增益了嗎？接下來(lái)的問(wèn)題是，介質(zhì)材料的色散實(shí)在太小，有限長(zhǎng)度內(nèi)展寬不了多少。所幸的是，時(shí)間已至1980年代中期，光纖技術(shù)已經(jīng)成熟。用光纖啊！于是，他們就用幾公里的光纖，把脈沖展寬到了幾百皮秒。后面的放大就順理成章了。因?yàn)槭抢妙l率的啁啾將脈沖展寬再放大的，這種技術(shù)就被命名為啁啾脈沖放大技術(shù)（chirped pulse amplification，CPA）。放大后，脈沖再壓縮原來(lái)的寬度。但是發(fā)現(xiàn)，因?yàn)楦唠A色散的失配，光纖展寬后的脈沖再壓縮并非完美。直到光柵脈沖展寬器發(fā)明，光纖脈沖展寬器才被淘汰（當(dāng)然有的場(chǎng)合還在用），脈沖壓縮才逐漸完美。這是后話了。

這個(gè)發(fā)明可不得了。飛秒脈沖的峰值功率從原來(lái)的千瓦級(jí)，一下子就躥升到了兆瓦（10⁶W），到太瓦（10^12W），直到現(xiàn)在的拍瓦（10¹⁵W）【見(jiàn)下圖】。所以，Mourou/Strickland師生獲得諾獎(jiǎng)，也當(dāng)之無(wú)愧。

可是，這個(gè)技術(shù)能不能得諾貝爾獎(jiǎng)，一直就有爭(zhēng)議！因?yàn)橛腥苏J(rèn)為，這個(gè)技術(shù)，只不過(guò)是將雷達(dá)放大技術(shù)移植到了激光技術(shù)，不能算是原創(chuàng)。

但是諾獎(jiǎng)委員會(huì)不這么看。他們的思路是，如果沒(méi)有這個(gè)技術(shù)，哪怕是移植，能有飛秒激光在科學(xué)和工業(yè)界的普遍應(yīng)用嗎？能有今天的拍瓦激光嗎？能有后來(lái)的阿秒脈沖嗎？如果沒(méi)有，這個(gè)獎(jiǎng)給了Mourou/Strickland師徒就是值得的！

此圖雖然有點(diǎn)老，但仍然可以看出，CPA技術(shù)的發(fā)明，引發(fā)了飛秒激光脈沖的峰值功率的飛速提高。