“神光Ⅱ”装置是由中国科学院、中国工程物理研究院、国家“863”计划支持的大科学工程项目。该装置是现代中国规模最大、国际上为数不多的高性能、高功率固体激光装置，是中国中近期惯性约束聚变的重要实验平台。

该装置是一个集中了当前国内最先进的激光、光学、精密机械以及计算机控制等系统为一体的综合性、系统性高科技工程项目。它的建成与投入运行，标志着中国在这一领域的综合研究能力上了一个新的台阶，对解决人类未来能源问题及开拓国际最前沿的“高能密度物理”研究具有重要意义。今天，我们向大家介绍的就是由中国科学院和中国工程物理研究院研制的---“神光Ⅱ”综合高功率激光装置。

神光Ⅱ装置是由激光器系统、靶场系统、能源系统、光路自动准直系统、激光参数测量系统以及环境、质量保障等系统组成，并在空间排布成8路激光放大链，每路激光放大链终端输出激光净口径φ230mm，具有两种脉宽1ns、100ps，3种波长1.053μm、0.53μm、0.35μm的输出能力，该装置终端输出能量达到6KJ/1ns/1.053μm。

神光Ⅱ研制经历了十分艰苦的过程，科研人员开拓创新，为全面达到神光Ⅱ装置最终要求的技术指标，采用了国产高性能元器件，独立自主地解决了一系列科学技术难题。使神光Ⅱ项目实现了中国ICF激光驱动器发展史上质的重大跨越，使装置实质性地跨入了当代国际最先进的高功率固体激光驱动器的行列，也成为国内由中国科学院和中国工程物理研究院高水平合作完成的大科学工程的典范。

技术创新

神光Ⅱ装置在研制过程中，独立自主地解决了一系列技术难题，创新集成了15项单元新技术。主要包括: (1)创新设计并研制成功的无开关同轴双程片状主放大器，在国际上首次投入运行。(2)在同轴双程主放中创新开拓的带滤波孔小园屏技术，解决了主放大器输出能力问题。(3)更新调Q型损耗调制单纵模激光振荡器核心新技术，在神光Ⅱ运行中获得国际同行瞩目的高稳定输出。(4)创新型高稳定性冷阴极闸流管控制的时空变换激光脉冲整形技术。(5)为解决激光靶精密瞄准问题独立发明的基频和三倍频严格同轴的高精度ICF靶场模拟光技术。

(6)解决高均匀度线聚焦的凸柱面透镜列阵创新设计工作。(7)最新开拓的高激光破坏阈值介质膜平顶超高斯锯齿软边光栏技术。(8)化学法制做有特色的高激光破坏阈值三倍频晶体表面防潮增透膜技术。(9)高效快速自动准直技术，解决了激光装置全系统高精度自动准直、瞄准的关键等。

 

 

支撑团队

作为高级实验师的邵平，是上海光机所的技校生，他带领团队完成了8路神光Ⅱ装置主放大器系统的研制改进，为装置的高效运行提供了保障，并创新完成神光Ⅱ装置靶场系统相关单元技术改进，同时制定的高精度靶定位瞄准技术，满足了物理实验的特殊要求，得到国防军工用户的高度赞扬；不允许失败研究员周申蕾出生在江苏泰州，他所追求的理想是搞科研，在开展高功率激光光束控制技术及放大器技术研究中，他就解决了高功率激光驱动器的重大技术问题。自从负责神光Ⅱ装置的运行工作以来，通过一系列的技术改进及合理的组织管理，神光Ⅱ装置的年运行成功率保持在较高水平，在国际同类装置的运行效率方面处于前列，对此他特别兴奋，获得2012年中科院卢嘉锡奖是对他工作的褒奖；在北京大学物理系获硕士学位的研究员朱宝强，一直从事高功率固体激光驱动器的研制与维护。刚开始进行倍频技术研究时，需要大口径晶体，当时这种晶体进口要2.5万美元一个，谁也不敢碰它，朱宝强那时工资只有400多元，“如果碰坏了也赔不起啊，但为了工作只能硬着头皮上”。就是凭着这股劲头，朱宝强和他的小组在开展神光Ⅱ倍频系统的设计、研制和调试中，解决了晶体的定位和控制等技术难题，倍频和三倍频转换效率等主要指标均达到国际同类装置的先进水平。开展大口径四倍频技术研究，为神光Ⅱ系统成功完成汤姆逊探针光实验作出贡献，提高了激光装置在国际上的声誉。他同时还获得2003年度中国科学院杰出科技成就奖，入选中科院“现有关键技术人才”计划；“爱岗敬业、顾全大局”是同事对范薇的共同印象。每当实验室有任务命令下达时，范薇总是积极响应，第一个行动起来。工程任务节点紧，范薇经常加班至深夜，但她毫无怨言。这里的支撑保障人员基本上没有高温假，因为那时是做实验的“旺季”。范薇常说，“吃亏就是占便宜”，即使活干得比别人多，心里还是觉得很充实。作为相关关键技术人员之一，范薇在高功率激光完成单纵模激光器的技术攻关中，攻克了单纵模单偏振光纤分布反馈激光器的制作过程中最为核心的技术问题，技术指标达到国际先进水平，解决了当时神光Ⅱ第九路最为关键的种子源瓶颈问题，成功打破了在关键核心设备上国外对中国技术的封锁。

应用情况

截至2004年，神光Ⅱ装置已经累计提供运行打靶2000多发次。开展了惯性约束聚变、X光激光等研究约20轮物理实验，获得具有十分重要意义的结果。其中ICF直接驱动打靶，获得单发4×109中子，是国际同类装置获中子产额的最好水平。开展的物理实验为中国ICF研究做出了重大贡献，标志着中国ICF实验已经真正跃上了一个短波长、大功率激光打靶的新阶段。

性能比较

神光Ⅱ装置经过多年的关键技术攻关和技术创新集成，最终集成的神光Ⅱ装置总体技术水平已达到当前世界同类装置前沿水平。主要表现:(1)基频单束激光运行输出能量与美国OMEGA装置相同口径φ200mm单束运行能量750焦耳/ns相当。经过4年3000发次以上包括激光调试运行激光运行，神光Ⅱ全系统没有一块钕玻璃激光片受到严重的激光损伤。(2)激光输出光束质量达到国际同类装置同等技术参数水平。衍射极限范围内包含了70%的激光能量。神光Ⅱ装置与当今世界上最先进的在运行的OMEGA装置9倍衍射极限范围内95%激光能量技术指标相当。经过多年的物理实验、打靶运行，神光Ⅱ装置输出激光的通量、等效可聚焦功率密度和时空信噪比都达到了国际先进水平。为物理实验提供了高效的实验平台，确保了该项工作“十五”目标的超额完成。(3)标志激光驱动器设计和光束调控水平的激光光束近场填充因子达到约50%。计及光斑中心区黑区的影响，光束近场填充因子约60%，与日本Gekko-Ⅻ大型激光装置59%的水平相当。尚低于美国OMEGA装置75%的水平。(4)三倍频激光输出能力和稳定性是装置基频光束质量与三倍频技术实力的综合反映。神光Ⅱ三倍频激光输出以日常运行约60%的激光外转换效率和高稳定输出超过日本Gekko-Ⅻ涨落在30%-50%转换效率的日常运行结果。与美国OMEGA装置最高75%内转换效率相近。(5)神光Ⅱ装置采用“选好基准，以动制动”的新技术路线，采用有特色的CCD并行图像处理技术，用约30分钟时间即可实现全系统光路自动准直高精度调整，有效提高了光路自动准直工作效率，总体技术水平高于日本用四象限二极管2个多小时才可实现的Gekko-Ⅻ光路自动准直调整过程。

主要作用

“神光Ⅱ”装置的研制不仅为即将建造的下一代激光装置提供极为宝贵的科学技术经验，而且带动了我国材料科学(激光玻璃、激光晶体、非线性晶体)、精密光学加工与检验(λ/10高平面度、低粗糙度、大口径光学元件研磨技术、金刚石车床飞刀切削大口径KDP晶体技术)、介质膜和化学膜层技术、高质量大口径氙灯工艺、精密机械和装校工艺及高压电能源系统、快速电子学、控制电子学、二元光学技术等相关学科或技术的跨越式发展。而这些相关学科技术在国民经济中的应用前景将是相当可观的。
    该装置是一个集中了当前国内最先进的激光、光学、精密机械以及计算机控制等系统为一体的综合性、系统性高科技工程项目。它的建成与投入运行，标志着我国在这一领域的综合研究能力上了一个新的台阶，对解决人类未来能源问题及开拓国际最前沿的“高能密度物理”研究具有重要意义。

 

 

                                                       业务拓展处  王磊