据统计，自1901年至今，获得诺奖的男女比例大概为18:1，在物理学上获奖的女性更是屈指可数。2018年10月，诺贝尔物理学奖揭晓，热拉尔·穆鲁（Gérard Mourou）及其学生唐娜·斯特里克兰（Donna Strickland）因「激光啁啾脉冲放大」研究荣获诺贝尔物理学奖，而唐娜·斯特里克兰（Donna Strickland）也成为历史上继居里夫人与玛丽亚·格佩特-梅耶后 第三位获诺贝尔物理学奖的女科学家 。
唐娜·斯特里克兰（Donna Strickland）独家与 【光：科学与应用】（Light） 进行了交谈。
唐娜·斯特里克兰（Donna Strickland）， 滑铁卢大学物理与天文学系的教授，2018年诺贝尔物理学奖的获得者之一， 致力于光学和光子学的研究。
她与她的博士生导师热拉尔·穆鲁（Gérard Mourou）一起开发了啁啾脉冲放大。他们共同为有史以来最强烈的激光脉冲铺平了道路。他们的研究在工业和医学领域有 多 种应用，包括在 激光眼科手术中切割患者的角膜 ，以及加工用于手机的小型玻璃部件。
原文链接： https://doi.org/10.1038/s41377-021-00502-z
1. 啁啾脉冲放大 （CPA） 技术彻底改变了激光强度的发展，在不到 10 年的时间里，激光强度增加了 6-7 个数量级。在您看来，有什么因素可能会限制CPA的进一步快速发展吗？
最初的几个数量级是简单的，因为千焦耳级激光器已经存在，但它们只能放大纳秒长脉冲。随着CPA的发展以及具有高损伤阈值的大型光栅的发展，kJ激光器可以放大皮秒脉冲。太瓦级激光器变成了拍瓦级激光器。又花了 25 年的时间才再提高一个量级并达到 10 PW 水平。功率仍然可以增加，但进展可能不会很快。提高能量的成本很高，因为它需要更大规模的激光器。使用OPCPA，脉冲持续时间已减少到只有几个振荡周期，因此在相同波长下进一步缩短脉冲持续时间并不容易。我们应该能够将 CPA 或 OPCPA 系统的力量提高另一个数量级。中国已经计划开发100 PW系统。将强度提高几个数量级可能需要减小波长。最小聚焦光束直径限制在波长尺寸范围内，最短脉冲持续时间也是如此。波长每减少一个数量级，聚焦强度就可以增加三个数量级。为此，我们需要开发能够处理较短波长的宽带激光放大器，或者我们必须能够以非常好的效率将传统CPA系统的近红外脉冲转换为紫外线。
2. 我了解到，你们课题组也在重点研究中红外一代的光纤CPA，光纤CPA未来有哪些潜在应用？
光纤CPA的作用是在需要高平均功率和高峰值功率的应用中。这将适用于激光加工应用以及传感应用，在这些应用中，更高的平均功率将导致更好的信噪比。
3. 高功率阿秒激光会是CPA的另一个重要课题吗？如果是，主要挑战可能是什么？
阿秒脉冲必然在频谱的EUV区域中，其中振荡周期处于阿秒状态。正如我已经回答的那样，这很可能是获得更高强度的数量级所需要的。我们需要将阿秒技术与EUV和X射线激光放大技术相结合。增益介质必须具有极宽的增益带宽，以保持放大后的阿秒持续时间，据我所知，这尚未实现。目前尚不清楚是否有必要拉伸脉冲，因为增益介质很可能是等离子体，并且要实现显着增益可能需要在等离子体通道中引导，因此自聚焦可能不是问题。它可能类似于光纤CPA，其中波束被限制在通道中，但非线性将有助于增加带宽并消除增益收窄。
4. 您认为飞秒激光制造（也许是CPA技术最重要的应用之一）如何导致制造的进步，特别是对于特殊材料的微纳制造？
长脉冲或连续波高功率激光加工是通过吸收光的热过程的结果。这有两个后果，首先，光斑直径受到热迁移的影响，其次，加工必须从最初吸收光的表面开始。使用 CPA，加工由非线性电离开始，该电离仅发生在焦点区域。光不需要被吸收，因此它可以加工透明物体，如玻璃和眼睛的角膜。此外，光束聚焦可以发生在介质内部而不是表面上，从而可以对材料内部进行微观修改。例如，可以改变折射率，因此可以在玻璃内部写入波导。
5. 您在CPA研究过程中遇到了哪些困难？你是如何克服这些困难的？
我不记得有太多困难。我们损坏了激光棒，不得不等待更换。激光器很旧，所以他们经常停止工作。幸运的是，我们有一位非常优秀的电子人员与我们一起工作，他能够保持激光器的工作。这不是我的责任。我记得有一次得到意想不到的结果是当我们第一次放大啁啾脉冲并观察它的频谱时。信号中存在振荡，仅根据增益频谱不应存在振荡。没过多久，我们就意识到振荡看起来像是由 1 毫米的玻璃标准具引起的。与 Pockel 电池一起用于将脉冲切换到和从再生放大器中切换出来的四分之一波片确实是一块 1 毫米的玻璃。我们在窄光谱的再生放大器中使用了相同的波片和波克尔电池组合，并且没有问题，因为振荡周期比该光谱更宽。我们意识到 CPA 的解决方案是旋转 Pockel 电池，使其处于关闭位置，充当四分之一波片，然后我们可以移除 1 毫米四分之一波片。
6. 你提到，当你的博士生导师Gerard Mourou博士说CPA技术将使千瓦激光成为可能时，你认为他的话很大胆，但他是对的。你也曾经说过，这个想法（CPA）是Mourou的，但你必须让它发挥作用。您认为，资深科学家应该引导年轻研究人员提出原创想法并向他们展示研究前景，而年轻人应该有能力理解并将想法变为现实，这是否是一种理想的师生关系？你如何指导你的学生？
导师和学生可能有很多方法可以一起工作。新科学通常是思想交流的结果。当学生考虑加入我的小组时，我们会讨论正在进行的项目。由于这是一个实验小组，最初新生的项目将仅限于使用现有设备。正是通过多次讨论，我们同意为他们的论文研究什么最好，以实现小组的总体目标。
7. 当你获得诺贝尔物理学奖时，你不是一个「正式」教授，因为你从未申请过这个职位，即使你已经是一位优秀和著名的科学家，例如，你是光学学会（OSA）的前任主席和加拿大物理学家协会的学术事务主任。那么，你没有申请正教授职位的原因是什么？
正教授这个头衔在不同的机构有不同的含义。就我而言，我根本没有看到成为正教授的足够好处。作为助理教授，您必须申请终身教职并申请副教授。申请成为正教授是你自己的决定。我想澄清一点，这不是因为我是女人。除了我之外，系里所有有足够经验的女教员当时都是正教授。我有男同事建议我申请成为正教授。
8. 2012年，作为OSA副所长，您随OSA代表团访问了中国科学院长春光学精密机械与物理研究所（CIOMP），当时CIOMP庆祝成立60周年。 您对CIOMP的印象如何？
我很高兴成为 60 届 OSA 代表团的一员第CIOMP的生日。CIOMP被誉为「中国光学的摇篮」，此次庆祝活动展示了该研究所60年来取得的辉煌进步。我们参观了最先进的研究设施，参观者由知识渊博和专业的学生提供。OSA与这家知名机构的合作为我们全球社区的成员提供了互动和促进合作的机会。事实上，OSA在CIOMP主办了IONS-Asia 3/Changchun，仅次于CIOMP的60第-周年庆典。OSA很荣幸能与该研究所合作，于2013年举办第二届CIOMP-OSA夏季会议。OSA很荣幸邀请CIOMP参加OSA的100第-2016年举行的周年庆典。
图1 2012年，CIOMP高管与OSA代表团在CIOMP合影。
图2 斯特里克兰博士与【 光：科学与应用 】杂志的一些创始成员以及她的OSA同事。
图3 OSA代表团参观了位于CIOMP的长春新工业光电技术有限公司。
9.科研人员应该具备什么样的心态和素质？如果一个研究课题的结果一直达不到我们的预期，我们是否应该坚持研究课题？ （本题选自CIOMP研究生的精选问题。
我相信研究人员需要创造力来想出新的方法来研究科学问题。他们当然需要耐心，因为大多数科学问题的答案并不容易。很难知道何时停止追求一个想法。当你想不出另一种途径来找到问题的解决方案时，你必须停下来。如果你认为答案真的值得研究，你会坚持更长时间地解决问题。
10. COVID-19 大流行推迟或中断了许多学者的研究工作。受打击最大的是处于职业生涯起步阶段的年轻学者。对于这些年轻人未来的职业，你有什么建议或建议？ （本题选自CIOMP研究生的精选问题。
我同意 Covid 给年轻研究人员带来了额外的压力，他们需要表现出强大的研究成果才能获得下一个职位。对于实验主义者来说，这可能比理论家更难，因为他们不仅在实验室里浪费了时间进行所需的实验，而且由于旅行限制，获得新设备和设备维修的速度也有所延迟。对于所有科学家来说，由于无法亲自举行会议，网络变得更加困难。我相信高级研究人员和管理人员非常了解这种情况，并在审查科学家的产出时会考虑到 Covid。我的建议是努力在这段时间里你能完成什么。寻找与您所在领域的同事建立联系的新方法。最重要的是，尽最大努力保持积极的态度。
11. 你如何选择你的研究课题？根据您的兴趣或将其未来的应用？为什么？
我主要根据兴趣进行选择。有时这是一个机会。有时这个话题会被带到我面前。我的团队开发了一种双色 CPA 激光系统，因为我继承了双色短脉冲激光器。我想知道我会用这台激光做什么，当然，我会注册它。这让我开始研究非线性光学实验需要两种颜色。当该小组建立该系统时，在俄罗斯工作的列昂尼德·洛舍夫博士问他是否可以来滑铁卢使用激光来尝试他的想法，以提高称为多频拉曼产生的非线性光学效应的效率。这就是我开始研究多频拉曼产生的方式。然后我的研究生注意到在多个拉曼峰之间有额外的峰，我们一起想知道它们是什么，所以小组开始研究这些额外的峰，只是因为我们想知道答案。我还与OSA一起倡导全球环境测量和监测倡议。由于我也从事中红外生成方面的工作，我将研究它是否可以应用于环境传感。我对来自许多不同来源的新研究途径持开放态度。
12. 你被誉为一位伟大的老师。我听说有一次你的学生不小心打碎了红外线镜，但你只说了一句「别担心！这在实验室里很常见「。然后你花了 2000 美元买了一个新的。另一个故事也来自你的一个以前的学生，他说他在向你提交毕业论文后三天内就收到了反馈，所以他的毕业非常顺利。你认为一个好的导师应该具备哪些品质？
好吧，我不知道你在和谁说话。谢谢你找到有好话要说的学生。我认为大多数实验主管都会理解设备被损坏，只要学生不养成习惯。我当然一路走来搞砸了，我的导师也没有生我的气，所以我不会对我的学生生气。我确实认为主管有责任及时提供反馈。我认为导师在那里是为了鼓励学生，主要是帮助学生学习该领域，帮助解决科学和技术问题，并教他们如何提出正确的问题。
13. 您是许多国家和国际学术组织的高级成员或主席。这对你的学术工作有什么影响？
首先，我想说的是，这些组织使研究人员受益，因此支持这些组织符合我们的利益。我还发现，在组织中做志愿者可以让你对你的领域有更广泛的了解。它还可以帮助您不仅与研究领域之外的科学家建立联系，还可以帮助您与政府和整个社会建立联系。这种广泛的网络开辟了您可能没有考虑过的途径。
14. 你说你对激光很有信心，但没有人把激光放在你的眼睛附近。为什么？这是一种职业心理学吗？
我是一个非常娇气的人。除非绝对必要，否则我不会做手术。我宁愿戴眼镜也不愿做手术。如果我必须做手术，那么我认为激光是一种极好的手术工具。
15. 你和你的女儿都从事科学研究。你认为这是对科学的天然热爱还是家庭的影响？
我想两者兼而有之。我丈夫和我都是同一领域的科学家，所以我们的孩子会听着我们讨论我们的工作长大。她会更加意识到科学是一种职业。她也是一个优秀的数学和科学学生，天生好奇，所以这对她来说也是一个自然的选择。
16.你曾经在一次采访中说过，你是由一个坚强的女人抚养长大的，她会跟随自己的内心，不听别人的话。你如何评价这种质量？
我认为我们需要对自己有信心，我认为我的母亲帮助我灌输了信心。我并不是说你不应该听别人的观点，但是当涉及到对自己的生活做出决定时，你比任何人都更清楚你想做什么。
17. 你听说过 【光：科学与应用 】杂志 吗？你怎么看？
是的，我当然听说过 【光：科学与应用】。 该杂志对传播这一研究领域进展的贡献支持了科学界。
18. 您如何选择向哪些期刊投稿？
正如你所指出的，我曾担任OSA：The Optical Society的主席，该学会在其出版组合中出版了19种高质量的同行评审期刊，这些期刊也服务于光学和光子学界。我总是偏爱OSA期刊，但是，我通常会让学生决定他们想在哪里提交论文。
图4 2013年，时任OSA主席的斯特里克兰教授与本次采访的特约记者、该杂志的创始成员之一王慧女士在罗切斯特大学的一次国际会议上合影。
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