2003年，空气激光的概念被提出。人们发现将超强激光发射到空气中激发空气分子，其背向有可能得到受激辐射，其本质上是强场激发或电离产生的激光现象。

“2011年，上海光机所程亚老师课题组第一次在实验中看到可信的证据，但是从具体机制和理论上大家是不太理解的。在过去的十几年中，大家都在不断尝试从理论上解释这个现象。”刘一教授介绍道。

2011年，中国科学院上海光机所与吉林大学等单位合作，利用中红外可调谐飞秒激光，出人意料地发现了强光场驱动空气分子电离产生的窄线宽、高亮度、多波长相干辐射，其随后被广泛地称为空气激光。

强场电离诱导的空气激光现象被报道后，来自美国、法国、加拿大、日本、奥地利等国的诸多国际顶尖研究组纷纷开展了相关研究，由此掀起了空气激光研究的热潮。如今，空气激光已发展成为超强超快光物理领域的前沿方向。

95%的时间在准备实验

“很多实验的准备工作是非常复杂的，成功摸索到合适的实验条件是要耗费大量时间精力的。我经常跟学生开玩笑说，完成一篇博士论文要花几年时间，如果实验条件准备好，得到论文中的实验结果其实一周就可以完成。那么为什么花了几年的时间呢？因为95%的时间是在做准备，只有5%的时间是在做实验。”刘一教授笑称。

2014年到2018年，刘一教授团队和瑞典隆德大学教授安妮·吕利耶（Anne L’Huillier）合作，后者是2023年的诺贝尔物理学奖的获得者。

“我们有一篇合作论文发表在物理学的顶级期刊上，这篇论文的实验结果是在某个星期四的晚上大家一起通宵获得的。”

“安妮·吕利耶说，既然准备工作做好了，晚上无论如何也要把实验完成。”刘一回忆道。

当天晚上一共有6个人进行实验，2个中国人，1个法国人，1个德国人，1个英国人，2个瑞典人。

到了凌晨4点，实验才结束。

“法国课题组的组长当天下午从巴黎赶到瑞典，他说，无论实验多晚结束，都要通知他。凌晨，我回到宾馆，没有敲他的房间门，而是给他发了短信，告诉他实验结束了。谁知，他立马打电话给我，说要马上跟我讨论实验结果。第二天一大早，他也没休息，就回巴黎了。”刘一说。从这些科学家身上，他看到了十分可贵的对科研工作的热情。

空气激光生成的前置步骤

空气激光是一种通过强场电离产生的激光现象，整个过程的第一步就是把强激光聚焦射入空气。

刘一教授的团队利用先进的飞秒激光技术，产生了持续时间在10^-15秒量级的超短激光脉冲。这些强场脉冲不仅持续时间极短，而且具有极高的峰值功率，为后续的实验奠定了基础。

超快激光脉冲的光，强到什么程度？