“该成果是又一里程碑式的成果，科学成就是突出的，这个里程碑将为新的应用创造新的可能……”“将对同行科研人员产生重大影响，是一项重大的技术突破……”这是来自国际同行对于中国科学院上海光学精密机械研究所基于激光加速器的小型化自由电子激光研究成果的评价，这项研究成果于7月22日作为封面文章刊登在《自然》（Nature)杂志上。

　　对物理知识略有了解的人都知道，自由电子激光是目前最先进的光源之一，波长可调谐，具有超高峰值亮度、超快时间分辨、超高空间分辨的特点，可应用于几乎所有基础研究领域。但进一步推广和普及还需要攻克如何实现装置小型化这一难题。此外，对于驱动台式化自由电子激光而言，无论是电子束品质还是稳定性，都还面临着诸多问题与挑战，相关的研究还处于起步阶段。

　　十年磨一剑，位于嘉定的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，不仅自行研制出高性能重频超强超短激光装置，还通过实验显著提升了激光驱动尾波场加速的电子束品质。据中科院上海光机所研究员王文涛介绍，虽然可能会采用不同的技术路径，小型化的台式自由电子激光发展是必然的。研究所的这项新成果将“公里级”的装置“台式化”缩小为十二米的装置，为发展小型化、低成本自由电子激光器迈出了至关重要的一步，更有利于推广和应用。

　　同时，研究团队结合创新设计的紧凑型束流传输与辐射系统，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纳焦级，在国际上率先完成了台式化自由电子激光原理的实验验证，对于发展小型化、低成本自由电子激光器具有重大意义。“打比方来说，自由电子激光的输出以往就像飞机起飞前在跑道上滑行蓄力，现在经过我们的实验，证明了弹射也是可行的，而且稳定有品质。”王文涛说。

　　目前，相关的研究工作得到了国家基金委重大仪器专项、中科院战略先导专项（B类）、国家基金委重大和中科院青促会优秀会员等项目的支持。未来研究团队将进一步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（“羲和”激光装置）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。

　　多年来，中科院上海光机所研究团队一直致力于激光加速电子束品质与稳定性的提升，通过设计特殊的等离子体密度分布结构，优化控制电子束的注入过程与加速过程，使得电子束综合品质（包括能散、发射度、电量等）得到有效的提升。