據統計，自1901年至今，獲得諾獎的男女比例大概為18:1，在物理學上獲獎的女性更是屈指可數。2018年10月，諾貝爾物理學獎揭曉，熱拉爾·穆魯（Gérard Mourou）及其學生唐娜·斯特歷克蘭（Donna Strickland）因「激光啁啾脈沖放大」研究榮獲諾貝爾物理學獎，而唐娜·斯特歷克蘭（Donna Strickland）也成為歷史上繼居禮夫人與瑪麗亞·格佩特-梅耶後 第三位獲諾貝爾物理學獎的女科學家 。
唐娜·斯特歷克蘭（Donna Strickland）獨家與 【光：科學與套用】（Light） 進行了交談。
唐娜·斯特歷克蘭（Donna Strickland）， 滑鐵盧大學物理與天文學系的教授，2018年諾貝爾物理學獎的獲得者之一， 致力於光學和光子學的研究。
她與她的博士生導師熱拉爾·穆魯（Gérard Mourou）一起開發了啁啾脈沖放大。他們共同為有史以來最強烈的激光脈沖鋪平了道路。他們的研究在工業和醫學領域有 多 種套用，包括在 激光眼科手術中切割患者的角膜 ，以及加工用於手機的小型玻璃部件。
原文連結： https://doi.org/10.1038/s41377-021-00502-z
1. 啁啾脈沖放大 （CPA） 技術徹底改變了激光強度的發展，在不到 10 年的時間裏，激光強度增加了 6-7 個數量級。在您看來，有什麽因素可能會限制CPA的進一步快速發展嗎？
最初的幾個數量級是簡單的，因為千焦耳級激光器已經存在，但它們只能放大納秒長脈沖。隨著CPA的發展以及具有高損傷閾值的大型光柵的發展，kJ激光器可以放大皮秒脈沖。太瓦級激光器變成了拍瓦級激光器。又花了 25 年的時間才再提高一個量級並達到 10 PW 水平。功率仍然可以增加，但進展可能不會很快。提高能量的成本很高，因為它需要更大規模的激光器。使用OPCPA，脈沖持續時間已減少到只有幾個振蕩周期，因此在相同波長下進一步縮短脈沖持續時間並不容易。我們應該能夠將 CPA 或 OPCPA 系統的力量提高另一個數量級。中國已經計劃開發100 PW系統。將強度提高幾個數量級可能需要減小波長。最小聚焦光束直徑限制在波長尺寸範圍內，最短脈沖持續時間也是如此。波長每減少一個數量級，聚焦強度就可以增加三個數量級。為此，我們需要開發能夠處理較短波長的寬頻激光放大器，或者我們必須能夠以非常好的效率將傳統CPA系統的近紅外脈沖轉換為紫外線。
2. 我了解到，你們課題組也在重點研究中紅外一代的光纖CPA，光纖CPA未來有哪些潛在套用？
光纖CPA的作用是在需要高平均功率和高峰值功率的套用中。這將適用於激光加工套用以及傳感套用，在這些套用中，更高的平均功率將導致更好的訊噪比。
3. 高功率阿秒激光會是CPA的另一個重要課題嗎？如果是，主要挑戰可能是什麽？
阿秒脈沖必然在頻譜的EUV區域中，其中振蕩周期處於阿秒狀態。正如我已經回答的那樣，這很可能是獲得更高強度的數量級所需要的。我們需要將阿秒技術與EUV和X射線激光放大技術相結合。增益介質必須具有極寬的增益頻寬，以保持放大後的阿秒持續時間，據我所知，這尚未實作。目前尚不清楚是否有必要拉伸脈沖，因為增益介質很可能是等離子體，並且要實作顯著增益可能需要在等離子體通道中引導，因此自聚焦可能不是問題。它可能類似於光纖CPA，其中波束被限制在通道中，但非線性將有助於增加頻寬並消除增益收窄。
4. 您認為飛秒激光制造（也許是CPA技術最重要的套用之一）如何導致制造的進步，特別是對於特殊材料的微納制造？
長脈沖或連續波高功率激光加工是透過吸收光的熱過程的結果。這有兩個後果，首先，光斑直徑受到熱遷移的影響，其次，加工必須從最初吸收光的表面開始。使用 CPA，加工由非線性電離開始，該電離僅發生在焦點區域。光不需要被吸收，因此它可以加工透明物體，如玻璃和眼睛的角膜。此外，光束聚焦可以發生在介質內部而不是表面上，從而可以對材料內部進行微觀修改。例如，可以改變折射率，因此可以在玻璃內部寫入導波。
5. 您在CPA研究過程中遇到了哪些困難？你是如何克服這些困難的？
我不記得有太多困難。我們損壞了激光棒，不得不等待更換。激光器很舊，所以他們經常停止工作。幸運的是，我們有一位非常優秀的電子人員與我們一起工作，他能夠保持激光器的工作。這不是我的責任。我記得有一次得到意想不到的結果是當我們第一次放大啁啾脈沖並觀察它的頻譜時。訊號中存在振蕩，僅根據增益頻譜不應存在振蕩。沒過多久，我們就意識到振蕩看起來像是由 1 毫米的玻璃標準具引起的。與 Pockel 電池一起用於將脈沖切換到和從再生放大器中切換出來的四分之一波片確實是一塊 1 毫米的玻璃。我們在窄光譜的再生放大器中使用了相同的波片和波克爾電池組合，並且沒有問題，因為振蕩周期比該光譜更寬。我們意識到 CPA 的解決方案是旋轉 Pockel 電池，使其處於關閉位置，充當四分之一波片，然後我們可以移除 1 毫米四分之一波片。
6. 你提到，當你的博士生導師Gerard Mourou博士說CPA技術將使千瓦激光成為可能時，你認為他的話很大膽，但他是對的。你也曾經說過，這個想法（CPA）是Mourou的，但你必須讓它發揮作用。您認為，資深科學家應該引導年輕研究人員提出原創想法並向他們展示研究前景，而年輕人應該有能力理解並將想法變為現實，這是否是一種理想的師生關系？你如何指導你的學生？
導師和學生可能有很多方法可以一起工作。新科學通常是思想交流的結果。當學生考慮加入我的小組時，我們會討論正在進行的專案。由於這是一個實驗小組，最初新生的專案將僅限於使用現有器材。正是透過多次討論，我們同意為他們的論文研究什麽最好，以實作小組的總體目標。
7. 當你獲得諾貝爾物理學獎時，你不是一個「正式」教授，因為你從未申請過這個職位，即使你已經是一位優秀和著名的科學家，例如，你是光學學會（OSA）的前任主席和加拿大物理學家協會的學術事務主任。那麽，你沒有申請正教授職位的原因是什麽？
正教授這個頭銜在不同的機構有不同的含義。就我而言，我根本沒有看到成為正教授的足夠好處。作為助理教授，您必須申請終身教職並申請副教授。申請成為正教授是你自己的決定。我想澄清一點，這不是因為我是女人。除了我之外，系裏所有有足夠經驗的女教員當時都是正教授。我有男同事建議我申請成為正教授。
8. 2012年，作為OSA副所長，您隨OSA代表團存取了中國科學院長春光學精密機械與物理研究所（CIOMP），當時CIOMP慶祝成立60周年。 您對CIOMP的印象如何？
我很高興成為 60 屆 OSA 代表團的一員第CIOMP的生日。CIOMP被譽為「中國光學的搖籃」，此次慶祝活動展示了該研究所60年來取得的輝煌進步。我們參觀了最先進的研究設施，參觀者由知識淵博和專業的學生提供。OSA與這家知名機構的合作為我們全球社區的成員提供了互動和促進合作的機會。事實上，OSA在CIOMP主辦了IONS-Asia 3/Changchun，僅次於CIOMP的60第-周年慶典。OSA很榮幸能與該研究所合作，於2013年舉辦第二屆CIOMP-OSA夏季會議。OSA很榮幸邀請CIOMP參加OSA的100第-2016年舉行的周年慶典。
圖1 2012年，CIOMP高管與OSA代表團在CIOMP合影。
圖2 斯特歷克蘭博士與【 光：科學與套用 】雜誌的一些創始成員以及她的OSA同事。
圖3 OSA代表團參觀了位於CIOMP的長春新工業光電技術有限公司。
9.科研人員應該具備什麽樣的心態和素質？如果一個研究課題的結果一直達不到我們的預期，我們是否應該堅持研究課題？ （本題選自CIOMP研究生的精選問題。
我相信研究人員需要創造力來想出新的方法來研究科學問題。他們當然需要耐心，因為大多數科學問題的答案並不容易。很難知道何時停止追求一個想法。當你想不出另一種途徑來找到問題的解決方案時，你必須停下來。如果你認為答案真的值得研究，你會堅持更長時間地解決問題。
10. COVID-19 大流行推遲或中斷了許多學者的研究工作。受打擊最大的是處於職業生涯起步階段的年輕學者。對於這些年輕人未來的職業，你有什麽建議或建議？ （本題選自CIOMP研究生的精選問題。
我同意 Covid 給年輕研究人員帶來了額外的壓力，他們需要表現出強大的研究成果才能獲得下一個職位。對於實驗主義者來說，這可能比理論家更難，因為他們不僅在實驗室裏浪費了時間進行所需的實驗，而且由於旅行限制，獲得新器材和器材維修的速度也有所延遲。對於所有科學家來說，由於無法親自舉行會議，網絡變得更加困難。我相信高級研究人員和管理人員非常了解這種情況，並在審查科學家的產出時會考慮到 Covid。我的建議是努力在這段時間裏你能完成什麽。尋找與您所在領域的同事建立聯系的新方法。最重要的是，盡最大努力保持積極的態度。
11. 你如何選擇你的研究課題？根據您的興趣或將其未來的套用？為什麽？
我主要根據興趣進行選擇。有時這是一個機會。有時這個話題會被帶到我面前。我的團隊開發了一種雙色 CPA 激光系統，因為我繼承了雙色短脈沖激光器。我想知道我會用這台激光做什麽，當然，我會註冊它。這讓我開始研究非線性光學實驗需要兩種顏色。當該小組建立該系統時，在俄羅斯工作的列昂尼德·洛舍夫博士問他是否可以來滑鐵盧使用激光來嘗試他的想法，以提高稱為多頻拉曼產生的非線性光學效應的效率。這就是我開始研究多頻拉曼產生的方式。然後我的研究生註意到在多個拉曼峰之間有額外的峰，我們一起想知道它們是什麽，所以小組開始研究這些額外的峰，只是因為我們想知道答案。我還與OSA一起倡導全球環境測量和監測倡議。由於我也從事中紅外生成方面的工作，我將研究它是否可以套用於環境傳感。我對來自許多不同來源的新研究途徑持開放態度。
12. 你被譽為一位偉大的老師。我聽說有一次你的學生不小心打碎了紅外線鏡，但你只說了一句「別擔心！這在實驗室裏很常見「。然後你花了 2000 美元買了一個新的。另一個故事也來自你的一個以前的學生，他說他在向你送出畢業論文後三天內就收到了反饋，所以他的畢業非常順利。你認為一個好的導師應該具備哪些品質？
好吧，我不知道你在和誰說話。謝謝你找到有好話要說的學生。我認為大多數實驗主管都會理解器材被損壞，只要學生不養成習慣。我當然一路走來搞砸了，我的導師也沒有生我的氣，所以我不會對我的學生生氣。我確實認為主管有責任及時提供反饋。我認為導師在那裏是為了鼓勵學生，主要是幫助學生學習該領域，幫助解決科學和技術問題，並教他們如何提出正確的問題。
13. 您是許多國家和國際學術組織的高級成員或主席。這對你的學術工作有什麽影響？
首先，我想說的是，這些組織使研究人員受益，因此支持這些組織符合我們的利益。我還發現，在組織中做誌願者可以讓你對你的領域有更廣泛的了解。它還可以幫助您不僅與研究領域之外的科學家建立聯系，還可以幫助您與政府和整個社會建立聯系。這種廣泛的網絡開辟了您可能沒有考慮過的途徑。
14. 你說你對激光很有信心，但沒有人把激光放在你的眼睛附近。為什麽？這是一種職業心理學嗎？
我是一個非常嬌氣的人。除非絕對必要，否則我不會做手術。我寧願戴眼鏡也不願做手術。如果我必須做手術，那麽我認為激光是一種極好的手術工具。
15. 你和你的女兒都從事科學研究。你認為這是對科學的天然熱愛還是家庭的影響？
我想兩者兼而有之。我丈夫和我都是同一領域的科學家，所以我們的孩子會聽著我們討論我們的工作長大。她會更加意識到科學是一種職業。她也是一個優秀的數學和科學學生，天生好奇，所以這對她來說也是一個自然的選擇。
16.你曾經在一次采訪中說過，你是由一個堅強的女人撫養長大的，她會跟隨自己的內心，不聽別人的話。你如何評價這種質素？
我認為我們需要對自己有信心，我認為我的母親幫助我灌輸了信心。我並不是說你不應該聽別人的觀點，但是當涉及到對自己的生活做出決定時，你比任何人都更清楚你想做什麽。
17. 你聽說過 【光：科學與套用 】雜誌 嗎？你怎麽看？
是的，我當然聽說過 【光：科學與套用】。 該雜誌對傳播這一研究領域進展的貢獻支持了科學界。
18. 您如何選擇向哪些期刊投稿？
正如你所指出的，我曾擔任OSA：The Optical Society的主席，該學會在其出版組合中出版了19種高質素的同行評審期刊，這些期刊也服務於光學和光子學界。我總是偏愛OSA期刊，但是，我通常會讓學生決定他們想在哪裏送出論文。
圖4 2013年，時任OSA主席的斯特歷克蘭教授與本次采訪的特約記者、該雜誌的創始成員之一王慧女士在羅切斯特大學的一次國際會議上合影。
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