“我是一塊磚，哪里需要往哪搬。”42歲的王文濤說。他是中國科學院上海光學精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室研究員，也是2022年上海“最美科技工作者”之一。

王文濤在實驗室　受訪者 供圖

王文濤的科研工作與光有關——自由電子激光。

他說，其實自己原來不是做這一領域的，后來把研究方向轉成這個領域，在一個并不熟悉的領域，從零開始。

他介紹，可以將X射線自由電子激光比作一臺“X射線照相機”，它的快門(即：超快時間分辨)、分辨率(即：超高空間分辨)、曝光量(即：超強峰值亮度)十分先進，可用于探測物質內部動態(tài)結構和研究光與原子、分子和凝聚態(tài)物質的相互作用過程，極大地促進物理、化學、結構生物學、醫(yī)學、材料、能源、環(huán)境等多學科的發(fā)展。

X射線自由電子激光裝置規(guī)模大，造價昂貴，難以快速普及。國際上從2006年就開始自由電子激光的“臺式化”研究，中國科學院上海光學精密機械研究所從2012年啟動相關項目研究，是中國國內的第一家。

2011年，王文濤所在的團隊開始致力于激光加速電子束品質與穩(wěn)定性的提升，期望在臺式化自由電子激光的研究中率先實現(xiàn)突破。但這項研究，并不是一件容易的事情。

2012年，中科院上海光機所強場激光物理國家重點實驗室基于激光尾場加速，申請了國家重大儀器項目，開始同美、法、德、日等國在臺式化自由電子激光展開競爭。盡管組建好了一支青年團隊，但此時實驗中的電子束品質，距離實現(xiàn)夢想相差千倍以上。這支團隊開啟一場崎嶇坎坷、充滿艱辛的追光之旅。

這一研究有個非常核心的內容就是激光電子加速技術，但做到能用是需要有好的品質，并且連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)生，彼時，世界上還沒有團隊做到過。

有嘗試，就會有失敗，在最終方案實現(xiàn)之前，王文濤說，團隊嘗試過四種方案。

2017年，項目遭受重大挫折，原有的設計方案在經(jīng)歷了3年嘗試后，宣告失敗，這意味著整個裝置建設要推倒重來，整個項目團隊受到了沉重打擊。那段時間團隊充滿了挫敗感和對不能如期完成項目的焦慮。項目負責人——中國科學院院士李儒新說：“(我們)向世界證明，這個方案不可行，(這)也是一種成功。”

在成員們的相互鼓勵和理解下，團隊開始嘗試第三種、第四種方案……

“從希望到失敗，你不知道什么時候，什么方案一定能成功，能夠堅持下來，才是其中最為重要的。”王文濤說。從2013年到2018年，整整五年，團隊才實現(xiàn)了電子束的連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)生，實現(xiàn)了從加速技術到加速器的轉變。”

2018年，王文濤和團隊成功研制了穩(wěn)定臺式化激光電子加速器，產(chǎn)生單能電子束的重復率為100%。這意味著中國在臺式化電子加速領域實現(xiàn)了從實驗到儀器最為關鍵的轉變。激光尾場電子加速器的實現(xiàn)，為臺式化自由電子激光的研制奠定了堅實的基礎。

2019年12月31日，團隊將激光加速器得到的“夢之束”驅動產(chǎn)生了臺式化自由電子激光的“現(xiàn)實之光”。

“接近3000天，我們才把這個事情做出來，非常不容易。”他說。

研究團隊在國際上率先完成了“臺式化”自由電子激光原理的實驗驗證，對發(fā)展小型化、低成本自由電子激光具有重大意義。相關研究成果作為封面文章于2021年7月22日發(fā)表在Nature(《自然》雜志)上。

在王文濤看來，團隊在已有研究基礎上的大膽求證，自主創(chuàng)新，走一條別人沒走過的路，充滿艱辛但又有獨特的魅力，“這條路上我們是開拓者，走通之后，可以極大地培養(yǎng)我們的科研自信，這也是科研工作者可以自豪的事情，這對于我們今后的科研道路是至關重要的。”

下一步，王文濤將和團隊一起繼續(xù)提升自由電子激光的輸出功率和光子能量，并將其作為上海超強超短激光實驗裝置(“羲和”激光裝置)中超快化學與大分子動力學研究平臺的重要組成部分，提供開放共享。