我國的高功率固體(ti) 激光驅動器發展與(yu) 激光慣性約束核聚變(ICF)研究，始於(yu) 20世紀70年代初。1981～1986年建造的1012瓦兩(liang) 路“神光I”裝置是我國第一台高功率激光驅動器裝置。

神光Ⅱ裝置在神光I基礎上建設，於(yu) 1989年開始論證，1994年啟動，在工程實施中經曆了兩(liang) 個(ge) 階段，即主體(ti) 裝置工程與(yu) 精密化工程。1998年精密化項目在神光Ⅱ工程逐步達標的基礎上同步開展，於(yu) 2004年通過驗收，指標水平與(yu) 當時國際運行中的最先進的裝置基本等同。

神光Ⅱ裝置是國內(nei) 首個(ge) 集物理理論、診斷、製靶、物理實驗和驅動器五位一體(ti) 的綜合性ICF研究平台，使我國成為(wei) 繼美國之後第二個(ge) 具備獨立研製、建設新一代高功率激光驅動器能力的國家。

神光Ⅱ裝置方案設計

神光Ⅱ研製中，首創提出了組合式同軸雙程片狀主放大器構型，並將其與(yu) 經典主振蕩功率放大器(MOPA)相結合，構成了裝置的總體(ti) 設計思想。神光Ⅱ裝置總體(ti) 係統由前端分係統、預放大器分係統、主放大器分係統、終端光學分係統等組成。

神光Ⅱ裝置大廳實景

前端分係統：前端激光分係統的主要功能是提供可整形的1 ns的較長脈衝(chong) 與(yu) 另一種0.1 ns的較短脈衝(chong) ，作為(wei) 工程總體(ti) 兩(liang) 種脈衝(chong) 工作模式的種子源，並實現多路激光高精度同步控製。

預放大器分係統：主要功能是提供整個(ge) 放大鏈路的大部分增益，實現信號脈衝(chong) 能量108倍的放大，采用的是經典的MOPA結構。

主激光放大器分係統：主要功能是實現8~10倍能量增益, 提供全放大鏈路80%的激光能量。該分係統的主要特色包括：“四束合一”的新型列陣式光路構型、國內(nei) 首次采用的多程放大構型、8路主放大器輸出能量與(yu) 波形平衡。

終端光學分係統：包含靶場係統、頻率轉換係統和傳(chuan) 輸聚焦組件三個(ge) 主要的功能單元，適應於(yu) 激光驅動器功能拓展，神光Ⅱ裝置在國內(nei) 首次設計並采用的雙靶室構型，包括ICF靶室與(yu) XRL靶室，為(wei) 其後研製的驅動器終端靶場所普遍采用。

神光Ⅱ裝置研製在總體(ti) 技術、單元技術以及元器件等方麵實現了眾(zhong) 多創新，主要包括：在裝置前端及預放大階段，發展了損耗調製型單縱模激光振蕩器技術、全光纖集成波導前端、時空域調控技術以及功率平衡技術等；在主放大器中，發展了組合式同軸雙程放大器技術、飽和增益角變反射率鏡(AVM)調控技術、N31號新型釹玻璃及包邊技術、自準直技術以及大口徑能量計等；在終端光學係統中，發展實施了雙靶場構型、大口徑磷酸二氫鉀(KDP)晶體(ti) 生長與(yu) 加工技術、高閾值化學防潮減反膜、三倍頻功率平衡技術、凸柱麵透鏡列陣線聚焦技術以及高精度靶定位技術等。

(a) ICF靶室; (b) XRL靶室

神光Ⅱ裝置研製水平與(yu) 運行成果

2004年完成神光Ⅱ裝置精密化工程, 在此之前國際上隻有NOVA裝置和OMEGA裝置具備精密化的三倍頻運行能力。

在光束質量方麵，實現基頻光聚焦70％能量（3.5DL，DL代表衍射極限），三倍頻聚焦95％能量（8DL），優(you) 於(yu) OMEGA 裝置三倍頻聚焦95％能量（9DL）指標。

在單路最高基頻輸出能力方麵，神光Ⅱ裝置單路輸出能量為(wei) 882 J，在相同通光麵積條件下，與(yu) OMEGA裝置的1000 J單路輸出能量處於(yu) 同一水平。

在近場填充因子（FF）方麵，神光Ⅱ裝置的FF達到50％~60％，與(yu) 當時日本GekkoGX-Ⅱ裝置相當。

在三倍頻運行方麵，神光Ⅱ裝置的轉換效率為(wei) 60％(最高為(wei) 67％)，超過當時Gekko GX-Ⅱ裝置的30％~50％，與(yu) OMEGA裝置水平相當。神光Ⅱ三倍頻平均功率密度為(wei) 0.66 GW/cm2，最大為(wei) 1 GW/cm2，均為(wei) 當時OMEGA裝置的1.28倍。

神光Ⅱ裝置建成以後，每年運行發射1000次以上，主要分配在聚變物理研究、高功率激光技術與(yu) 器件驗證、國際合作開放實驗研究三個(ge) 方麵。

神光Ⅱ裝置在2004年之前已提供正式物理實驗打靶2025發次，2004-2017年累計提供物理實驗打靶8390發次，平均成功率為(wei) 91.7％。這些發次實驗在腔靶物理、內(nei) 爆動力學、輻射輸運以及X射線激光等方麵取得了大量有重要意義(yi) 的成果。

經過最近10年的不斷發展，高功率激光物理聯合實驗室形成了以神光Ⅱ裝置為(wei) 核心的激光物理綜合平台，並不斷拓展與(yu) 加強該平台的功能，增加了神光Ⅱ升級裝置、多功能高能激光係統、高能皮秒拍瓦激光係統以及超強飛秒5 PW激光係統等，具備了更完善的物理實驗條件。其基本物理目標是推動我國ICF研究；其近中期目標是在腔靶物理、內(nei) 爆動力學、輻射輸運、狀態方程和X射線激光等方麵做出前沿探索，滿足基礎研究與(yu) 國防安全建設需求；其遠期目標是為(wei) 實現清潔聚變能源這一滿足人類未來能源需求的終極目標做出貢獻。

文章來源：fun88官网平台 朱健強,陳紹和,鄭玉霞等