上海光机所高功率激光物理联合实验室神光-II升级装置启动打靶能力提升改造工程

2022-11-17 16:39

10月14日，神光－II升级装置圆满完成了最后一轮DCI验证分解实验，进入升级改造阶段。以支撑中科院A类先导专项新型激光聚变方案研究阶段性物理实验为目标牵引，神光－Ⅱ升级装置性能提升和综合靶场扩容改造于10月17日正式启动。

“神光－Ⅱ”升级装置作为我国首个支持激光惯性约束聚变（ICF）快点火研究的物理实验平台，经过近十年的技术攻关，于2016年进入试运行阶段，2017年圆满完成综合性能验收，进入正式运行。该装置由八路万焦耳级纳秒激光束线和一路千焦耳级皮秒激光束线组成，纳秒万焦耳激光束具有脉冲任意整形、焦斑匀滑等全域精密调控能力，皮秒短脉冲激光束具有小焦斑＜25μm，高聚焦功率密度＞1019W／cm2，高信噪比＞108，脉宽在0．5～10ps范围内任意可调的优良输出性能。

截至目前，神光－II升级装置运行7000多机时，完成大能量打靶1850余发次，支持了快点火研究、冲击波状态方程、实验室天体物理等方面的研究，取得了一批具有原创性的物理成果，获得了用户的高度肯定。其中，激光聚变研究团队共同开展的间接驱动高增益激光聚变快点火实验，获得的内爆中子产额增加了约280倍，相关研究成果发表于2020年4月《自然—物理》。DCI验证实验在升级装置共开展物理验证实验8轮，打靶648发次，完成了我国原创的双锥对撞新型激光聚变点火方案验证实验研究并取得了体系化的研究成果。皮秒拍瓦光束实现了激光聚焦功率密度达到1020W／cm2以上稳定运行状态（高信噪比、20μm小焦斑），获得了70MeV的激光激发高能质子束，再次刷新国内最高纪录，进入国际先进行列。

改造后的升级装置将配置16束纳秒和2束皮秒激光输出，靶场实现大于50kJ的纳秒激光能量和大于2kJ的皮秒激光能量输出，相比原输出性能实现翻倍。装置计划将于2024年开始试运行，它将以高水平的实验能力支持我国ICF研究和高能量密度物理研究向更广、更深的领域发展。