為拓展神光II激光裝置未來提供物理實驗的能力，上海光機所高功率激光物理聯合實驗室於2014年中期，依托神光II裝置八路中的一束和神光II第九路激光，采用全OPCPA技術設計了數PW的超短脈衝激光實驗平台。該係統依據目前所能獲得的最大尺寸的壓縮光柵，設計最大輸出峰值功率大於5PW，壓縮脈寬小於30fs，聚焦焦斑8μm內能量集中度大約為50%。
2015年4月20日-5月10日數PW激光第一次聯機實驗，實現了OPCPA I、OPCPA II全鏈路貫通，並獲得了OPCPA II的放大信號。在壓縮器安裝和調試完成之後，於8月10日-9月2日進行了第二次聯機實驗，本次聯機實驗實現了除OPCPA III單元之外的OPCPA I、OPCPA II和壓縮器的全鏈路調試。聯機實驗中，OPCPA II單元共實現了50發的大能量發射，神光II泵浦光倍頻效率最大~65%，泵浦光最大輸出能量130J，信號光脈衝輸出單脈衝能量最大超過了30J，壓縮後脈衝寬度小於30fs，最短24fs。
整個壓縮器放置在直徑2.24m，長度4.8m的真空室內，啁啾脈衝壓縮之後輸出到靶麵上的淨脈衝能量大於23J，實現了1PW的到靶脈衝能量輸出。
下一步課題組將對全係統的光束質量、穩定性、靶室聚焦單元等做進一步的提高和完善，預計近期可實現整個激光係統數PW功率的穩定運行輸出。未來神光II激光裝置將會逐步發展成為國內高功率激光方麵的開放物理實驗平台，數PW激光係統建成後，使神光II裝置具有了提供1022-23W/cm2可聚焦峰值功率的輸出能力，不但提升了強場物理實驗方麵的能力，同時配合神光II原來的多種脈寬(1-10ps、35ps、100ps、1ns、3ns和5ns)輸出，也大大提高了神光II激光裝置在物理實驗方麵的靈活性和多樣性。
圖1 數PW激光設計立體圖
圖2 OPCPA I單元及輸出光譜
圖3 OPCPA II單元及信號光場圖
圖4 壓縮器及單次脈衝大能量條件下的測量結果
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