2019年1月11日凌晨3点，从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里传出一阵欢呼。这一天，2022年最美科技工作者、上海光机所强场激光物理国家重点实验室研究员王文涛团队将“梦之束”变成了“现实之光”。

“我始终坚信我的研究方向是正确的。”在王文涛看来，在“追光”历程中的艰辛和执着都是值得的。

坚信目标，加班奋战三百天

2004年，美、法、英等国科学家首次在实验中取得激光尾波场电子加速的突破，成果被冠以“梦之束”的名号。此后，利用激光尾波场加速器驱动的小型化自由电子激光，特别是X射线波段的自由电子激光，便成为该领域科学家共同追求的前沿。

自由电子激光自开始建造以来，各个国家都意识到其重要作用，几乎同步在开展小型化台式化自由电子激光的研究。世界上各个发达国家都将其作为未来重大发展战略，所以研究一开始，我们就相当于同其他国家开展了一场国际竞赛。

但这项研究，并不是一件容易的事情。2013年，王文涛团队所在的实验室，挂出了一幅标语“加班奋战三百天，不见出光誓不还”，他们做好了长期艰苦奋战的准备，却没想到这场战役比他们预估的，还要困难得多。

“1年365天，我们加班的天数实际上远远大于300天。”但是王文涛始终坚信自己研究的方向是正确的。“我的妻子是同一个研究室毕业的，她非常理解和支持我的工作，也因此让我能够心无旁骛地做研究。”

“土博士”践行“七字真言”

作为上海光机所培养的“土博士”，王文涛始终秉承强场激光物理国家重点实验室老一辈科学家“执着、献身、攀高峰”的精神，长期从事激光尾场电子加速和新型台式化辐射源的研究，提出并率先验证“级联尾场”、“梯度注入”、“协同注入”、“啁啾补偿”等多种创新方案，取得了多项世界领先的研究成果，实现该领域从跟跑到领跑：如首次验证级联尾场加速机制、激光驱动产生国际最高品质（亮度接近最先进的直线加速器），最低能散（千分之二）电子束等。

2018年，王文涛和团队成功研制了稳定台式化激光电子加速器，产生单能电子束的重复率为100%。这代表《Nature》专刊“2020年远景”中预测的激光领域五大突破之一“台式化粒子加速器”的实现，也标志着我国在台式化粒子加速领域实现了从实验到仪器最为关键的转变。激光尾场电子加速器的实现，为台式化自由电子激光的研制奠定了坚实的基础。

王文涛在Nature、Physical Review Letters等国际学术期刊发表论文60余篇，授权发明专利10余项。获“2019年中科院青促会优秀会员”、“2021年度王大珩光学奖”、“2021年度中科院年度创新人物”等荣誉，相关成果三次入选“中国光学十大进展”，入选国家“十三五”科技创新成就展。

不屑“短平快”，坚持把冷板凳坐热

自2011年来，王文涛和团队一直致力于激光加速电子束品质与稳定性的提升，期望在台式化自由电子激光的研究中率先实现突破。

一开始，他就清楚地意识到，从事这项研究意味着可能要跟团队一起坐很长时间的“冷板凳”。不但发不了文章、得不到荣誉、甚至晋升和得到同行认可的时间也比按部就班地搞研究长得多。“但是我没有因为看到别人‘短平快’的研究得到收益而去转换目标。”

直到2021年，整整经历了十年的长期奋战后，王文涛和研究团队通过显著提升激光尾波场加速的电子束品质，并结合创新设计的紧凑型束流传输与辐射系统，实验上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纳焦耳级，并通过轨道偏移以及自发辐射定标等方法证明了最后一段波荡器中能量增益高达100倍。

这是国际上首次实现基于激光电子加速器的极紫外波段的自发辐射放大输出，对于小型化、低成本的X射线自由电子激光器的研制具有重大意义。

该项成果成功发表于2021年7月22日出版的《Nature》封面。同期《Nature》和《Science》发表专栏评论评价这项工作的重大意义——认为，“该成果是激光尾波场领域自2004年‘梦之束’报道以来的又一里程碑式的成果，将对同行科研人员产生重大影响，是一项重大的突破。”“这是一个巨大的进步！”这标志着我国在国际上率先完成台式化自由电子激光的原理验证，同德美日意法等国竞争“台式化自由电子激光研制”中取得领先。