在现代物理学和高端技术领域中，激光作为一种强大的光源，承担了诸多关键角色。尤其是百亿瓦级（Petawatt）超强激光脉冲，以其极端的强度和极短的脉冲宽度，成为探索极端光-物质相互作用的利器，推动着等离子体物理、粒子加速、核聚变及高能物理等前沿领域的发展。然而，随着激光强度和复杂度的不断提升，传统的测量手段已难以满足对其完整时空矢量场的即时、精准获取需求。对此，科学界亟需一种能够在单次激光脉冲发射时，实现对激光脉冲在空间、时间及偏振状态等多维度的矢量场信息进行全面表征的全新技术。最新发表的革命性研究成果，成功开发出名为RAVEN的单次测量技术，首次实现了百亿瓦激光脉冲的单次时空矢量场测量，为激光诊断和控制带来全新突破。传统的激光测量方法，多依赖于多次重复测量及扫描技术，不仅耗时较长，而且难以捕捉到每次激光射击之间的细微波动和瞬态特性。
这对于低重复频率、超强激光系统尤其不利，限制了相关实验的效率和可重复性。RAVEN技术巧妙结合了先进的光学编码设计和深度神经网络算法，实现了利用二维光电探测器捕捉高维时空矢量信息的高效编码与解码。通过在近场中对激光脉冲的偏振和谱相位进行复杂但系统化的编码，结合微透镜阵列、偏振滤光阵列和光栅等光学元件，RAVEN将四维矢量场信息紧凑映射到高分辨率二维图像。接着通过预训练的神经网络快速准确地解析出激光脉冲的各项参数，并给出精确的不确定度评估。此举有效克服了传统技术无法一次性获取完整信息的瓶颈，实现了激光脉冲时空矢量场的“单拍快照”。研究团队在德国加兴的ATLAS-3000激光装置上，成功应用RAVEN对拥有高能量（高达35焦耳）和近30飞秒脉冲宽度的百亿瓦激光进行了实测。
结果显示，该技术能够准确还原激光在焦点处的复杂场分布，包括空间形态、时间特性及偏振结构，且测量误差显著低于信号强度的百分之一，具备极高的可靠性。通过连续射击实验，RAVEN揭示了激光脉冲中微妙的时空耦合效应和偏振态波动，直接关联到激光系统的热透镜效应及泵浦能量变化等物理现象。此信息有助于理解和优化激光系统设计，提升聚焦峰值功率及稳定性。RAVEN不仅适用于传统线性偏振光束，还能有效测量具备高阶轨道角动量的矢量光束如光学涡旋，这种多模态复杂光场在粒子加速和非线性光学中备受关注。采用偏振成分的全光谱时空分辨测量，配合相位恢复算法，研究者首次在单次测量中捕获并还原了光学涡旋波前的频谱依赖性变化，进而推进了超快矢量光学领域的发展。这一开创性技术的发展意义深远。
首先，它大幅加快了超强激光系统的优化和在线监控速度，为实验过程中的即时反馈和控制提供技术保障。其次，通过提供可靠的时空矢量场数据，RAVEN为数值模拟和机器学习优化激光系统性能搭建了坚实的桥梁，推动高场物理模拟接近实际实验场景。此外，全面的时空偏振信息使得结构光束在极端强度环境下的操控成为可能，激发了激光驱动核聚变、带有轨道角动量的粒子加速及高次谐波产生等创新应用的潜力。尽管技术取得了显著突破，但未来仍有改进空间，包括提高空间与频谱分辨率、拓展更复杂光场测量能力及实现更高重复频率的实时测量。与此同时，结合改进的光学硬件和更加智能的算法，RAVEN有望成为未来超强激光实验室的标准仪器之一。总的来说，RAVEN为超强激光时空矢量场测量带来了革命性转变，具备在单次激光脉冲发射中完整捕获高维度复杂信息的独特优势。
随着该技术的进一步推广和完善，必将极大推动激光科学与技术的跨越式发展，助力人类探索极端物理现象，促进核聚变能源、粒子物理及超快光学等多个领域的技术创新与应用落地。超强激光脉冲的精准测量不再是障碍，而是迈向光学控制巅峰的助力之匙。
