固体与高强度超短激光脉冲的相互作用在过去的半个世纪中实现了重大技术突破。一方面，固体激光烧蚀提供了医疗或电信设备中元件的微加工和小型化。另一方面，使用强激光从固体发出的加速离子束可能为基于激光的质子治疗、聚变能研究和文化遗产分析的癌症治疗新机会铺平道路。

然而，为了将激光烧蚀性能提升到纳米级，并将激光驱动离子加速引入工业和医疗用途，仍然需要克服挑战。

在超短激光脉冲与固体目标相互作用的过程中，固体目标在极短的时间内(小于皮秒[ps])演化为电离态或等离子体，其中发生了多个复杂且耦合的物理过程，同时它们的相互作用仍然没有被完全理解。

由于超快的靶演化，相互作用的初始阶段，即等离子体形成，在实验中很难实现。因此，这种超快的固体到等离子体的转变为后续过程(如烧蚀或粒子加速)设定了初始条件，到目前为止，在描述这种相互作用的大多数数值模型中都通过粗略的假设来处理。

在《光：科学与应用》杂志上发表的一篇新论文中，国际科学家团队包括来自耶拿亥姆霍兹研究所和德国耶拿弗里德里希席勒大学的 Yasmina Azamoum 和 Malte C. Kaluza，以及来自卢米埃马蒂埃研究所的 Stefan Skupin，法国原子能委员会 (CEA-Cesta) 的 Guillaume Duchateau 和合著者在阐明超快激光诱导的固体到等离子体的转变方面取得了重大进展，并提供了深入的理解基本过程的相互作用。

他们提出了一种尖端的全光学单次探测技术，可以实现目标动态的完全可视化，从通过电离阶段的冷固体到过密等离子体。这是通过使用具有宽带光谱的激光探测脉冲来实现的，该脉冲阐明了泵浦脉冲与纳米厚的类金刚石碳箔的相互作用。由于时间啁啾，探测脉冲的不同颜色在相互作用的不同时间到达。

因此，可以用单个探测脉冲捕获在传输的探测光中编码的目标状态的演变。与传统的泵浦探测方法相比，这种单次探测技术是有利的，在传统的泵浦探测方法中，对于探测的每个延迟，探测过程必须由泵相同地再现。当采用高功率激光系统时，这一点尤其重要，因为高功率激光系统经常遭受强烈的脉冲间波动。

此外，科学家们证明，为了正确解释测量的探针传输曲线，准确描述早期固体到等离子体的转变至关重要。开发了两步相互作用模型，其中第一步考虑固态目标的电离动力学，第二步考虑等离子体态目标。

提供了具有高时间和空间分辨率(分别为亚皮秒和纳米)的目标状态的详细演化，以及对电离动力学、粒子碰撞和等离子体流体动力学膨胀等基本过程的相互作用的前所未有的洞察。

这种新探测技术的结果及其解释预计将有助于更深入地了解各种目标动态并更好地理解潜在的物理过程。这些成就可能有助于超越超快激光材料加工的传统方法，并使激光加速离子技术可用于社会应用。