神光Ⅱ裝置是由中科院與中物院聯合研製的一台高能量聚變雷射器，8束雷射輸出，輸出口徑Φ240mm，輸出能量總和6KJ/1ns，最高輸出功率1013W。裝置1994年開始建設，2000年建成。此裝置是通過使雷射經聚焦達到高量級的光強，模擬核爆所產生的溫度、密度、壓力狀態，為中國的物理實驗創造了極端物理條件的高水平科學試驗平台，是戰略高技術創新、基礎科學、交叉前沿科學創新不可替代的實驗研究工具。
基本介紹
- 中文名：神光II高功率雷射實驗裝置
- 研製單位：中科院與中物院
- 輸出口徑：240mm
- 輸出能量總和：6KJ/1ns
簡介,技術創新,支撐團隊,套用情況,性能比較,主要作用,
簡介
神光Ⅱ裝置是由中國科學院、中國工程物理研究院、國家“863”計畫支持的大科學工程項目。該裝置是現代中國規模最大、國際上為數不多的高性能、高功率固體雷射裝置，是中國中近期慣性約束聚變重要實驗平台。 2001年12月底，神光Ⅱ裝置通過了中國科學院、中國工程物理研究院聯合主持的鑑定與驗收。2002年獲上海市科技進步獎一等獎。2003年獲中國科學院傑出成就獎。
該裝置是一個集中了當前國內最先進的雷射、光學、精密機械以及計算機控制等系統為一體的綜合性、系統性高科技工程項目。它的建成與投入運行，標誌著中國在這一領域的綜合研究能力上了一個新的台階，對解決人類未來能源問題及開拓國際最前沿的“高能密度物理”研究具有重要意義。
神光Ⅱ裝置由雷射器系統、靶場系統、能源系統、光路自動準直系統、雷射參數測量系統以及環境、質量保障等系統組成，是數百台套的各類雷射單元或組件的集成，並在空間排布成8路雷射放大鏈，每路雷射放大鏈終端輸出雷射淨口徑φ230mm，具有兩種脈寬1ns、100ps，3種波長1.053μm、0.53μm、0.35μm的輸出能力，該裝置終端輸出能量達到6KJ/1ns/1.053μm。
神光Ⅱ研製經歷了十分艱苦的過程，科研人員開拓創新，為全面達到神光Ⅱ裝置最終要求的技術指標，採用了國產高性能元器件，獨立自主地解決了一系列科學技術難題，使神光Ⅱ項目實現了中國ICF雷射驅動器發展史上質的重大跨越，使裝置實質性地跨入了當代國際最先進的高功率固體雷射驅動器的行列，也成為國內由中國科學院和中國工程物理研究院高水平合作完成的大科學工程的典範。
技術創新
神光Ⅱ裝置在研製過程中，獨立自主地解決了一系列技術難題，創新集成了15項單元新技術。主要包括： (1)創新設計並研製成功的無開關同軸雙程片狀主放大器，在國際上首次投入運行。(2)在同軸雙程主放中創新開拓的帶濾波孔小園屏技術，解決了主放大器輸出能力問題。
(3)更新調Q型損耗調製單縱模雷射振盪器核心新技術，在神光Ⅱ運行中獲得國際同行矚目的高穩定輸出。
(4)創新型高穩定性冷陰極閘流管控制的時空變換雷射脈衝整形技術。
(5)為解決雷射靶精密瞄準問題獨立發明的基頻和三倍頻嚴格同軸的高精度ICF靶場模擬光技術。
(6)解決高均勻度線聚焦的凸柱面透鏡列陣創新設計工作。
(7)最新開拓的高雷射破壞閾值介質膜平頂超高斯鋸齒軟邊光欄技術。
(8)化學法製做有特色的高雷射破壞閾值三倍頻晶體表面防潮增透膜技術。
(9)高效快速自動準直技術，解決了雷射裝置全系統高精度自動準直、瞄準的關鍵等。
支撐團隊
邵平：喜歡挑戰，喜歡鑽研 作為高級實驗師的邵平，是光機所的技校生，他帶領團隊完成了8路神光Ⅱ裝置主放大器系統的研製改進，為裝置的高效運行提供了保障，並創新完成神光Ⅱ裝置靶場系統相關單元技術改進，同時制定的高精度靶定位瞄準技術，滿足了物理實驗的特殊要求，得到國防軍工用戶的高度讚揚。 周申蕾：不允許失敗研究員周申蕾出生在江蘇泰州，他所追求的理想是搞科研，在開展高功率雷射光束控制技術及放大器技術研究中，他就解決了高功率雷射驅動器的重大技術問題。自從負責神光Ⅱ裝置的運行工作以來，通過一系列的技術改進及合理的組織管理，神光Ⅱ裝置的年運行成功率保持在較高水平，在國際同類裝置的運行效率方面處於前列，對此他“特別興奮”，獲得2012年中科院盧嘉錫獎是對他工作的褒獎。但他私下告訴記者：“其實運行保障工作壓力很大，不允許失敗。”
邵平：喜歡挑戰，喜歡鑽研
周申蕾：不允許失敗
朱寶強：做工程有成就感在北京大學物理系獲碩士學位的研究員朱寶強，一直從事高功率固體雷射驅動器的研製與維護。剛開始進行倍頻技術研究時，需要大口徑晶體，當時這種晶體進口要2.5萬美元一個，誰也不敢碰它，朱寶強那時工資只有400多元，“如果碰壞了也賠不起啊，但為了工作只能硬著頭皮上”。
朱寶強：做工程有成就感
就是憑著這股勁頭，朱寶強和他的小組在開展神光Ⅱ倍頻系統的設計、研製和調試中，解決了晶體的定位和控制等技術難題，倍頻和三倍頻轉換效率等主要指標均達到國際同類裝置的先進水平；開展大口徑四倍頻技術研究，為神光Ⅱ系統成功完成湯姆遜探針光實驗作出貢獻，提高了雷射裝置在國際上的聲譽。他同時還獲得2003年度中國科學院傑出科技成就獎，入選中科院“現有關鍵技術人才”計畫。
范薇：吃虧就是占便宜
范薇：吃虧就是占便宜
“愛崗敬業、顧全大局”是同事對范薇的共同印象。每當實驗室有任務命令下達時，范薇總是積極回響，第一個行動起來。工程任務節點緊，范薇經常加班至深夜，但她毫無怨言。這裡的支撐保障人員基本上沒有高溫假，因為那時是做實驗的“旺季”。范薇常說，“吃虧就是占便宜”，即使活幹得比別人多，心裡還是覺得很充實。作為相關關鍵技術人員之一，范薇在高功率雷射完成單縱模雷射器的技術攻關中，攻克了單縱模單偏振光纖分布反饋雷射器的製作過程中最為核心的技術問題，技術指標達到國際先進水平，解決了當時神光Ⅱ第九路最為關鍵的種子源瓶頸問題，成功打破了在關鍵核心設備上國外對中國技術的封鎖。
套用情況
截至2004年，神光Ⅱ裝置已經累計提供運行打靶2000多發次。開展了慣性約束聚變、X光雷射等研究約20輪物理實驗，獲得具有十分重要意義的結果。其中ICF直接驅動打靶，獲得單發4×109中子，是國際同類裝置獲中子產額的最好水平。開展的物理實驗為中國ICF研究做出了重大貢獻，標誌著中國ICF實驗已經真正躍上了一個短波長、大功率雷射打靶的新階段。
性能比較
神光Ⅱ裝置經過多年的關鍵技術攻關和技術創新集成，最終集成的神光Ⅱ裝置總體技術水平已達到當前世界同類裝置前沿水平。主要表：(1)基頻單束雷射運行輸出能量與美國OMEGA裝置相同口徑φ200mm單束運行能量750焦耳/ns相當。經過4年3000發次以上包括雷射調試運行雷射運行，神光Ⅱ全系統沒有一塊釹玻璃雷射片受到嚴重的雷射損傷。
(2)雷射輸出光束質量達到國際同類裝置同等技術參數水平。表征光束質量水平的可聚焦功率參數指標為：3.5倍衍射極限範圍內包含了70%的雷射能量1ω0；8倍衍射極限範圍內包含95%的雷射能量3ω0。神光Ⅱ裝置與當今世界上最先進的在運行的OMEGA裝置9倍衍射極限範圍內95%雷射能量技術指標相當。經過多年的物理實驗、打靶運行，神光Ⅱ裝置輸出雷射的通量、等效可聚焦功率密度和時空信噪比都達到了國際先進水平。為物理實驗提供了高效的實驗平台，確保了該項工作“十五”目標的超額完成。
(3)標誌雷射驅動器設計和光束調控水平的雷射光束近場填充因子達到約50%。計及光斑中心區黑區的影響，光束近場填充因子約60%，與日本Gekko-Ⅻ大型雷射裝置59%的水平相當。尚低於美國OMEGA裝置75%的水平。
(4)三倍頻雷射輸出能力和穩定性是裝置基頻光束質量與三倍頻技術實力的綜合反映。神光Ⅱ三倍頻雷射輸出以日常運行約60%的雷射外轉換效率和高穩定輸出超過日本Gekko-Ⅻ漲落在30%—50%轉換效率的日常運行結果。與美國OMEGA裝置最高75%內轉換效率相近。
(5)神光Ⅱ裝置採用“選好基準，以動制動”的新技術路線，採用有特色的CCD並行圖像處理技術，用約30分鐘時間即可實現全系統光路自動準直高精度調整，有效提高了光路自動準直工作效率，總體技術水平高於日本用四象限二極體2個多小時才可實現的Gekko-Ⅻ光路自動準直調整過程。
主要作用
神光Ⅱ裝置的研製不僅為即將建造的下一代雷射裝置提供極為寶貴的科學技術經驗，而且帶動了我國材料科學(雷射玻璃、雷射晶體、非線性晶體)、精密光學加工與檢驗(λ/10高平面度、低粗糙度、大口徑光學元件研磨技術、金剛石車床飛刀切削大口徑KDP晶體技術)、介質膜和化學膜層技術、高質量大口徑氙燈工藝、精密機械和裝校工藝及高壓電能源系統、快速電子學、控制電子學、二元光學技術等相關學科或技術的跨越式發展。而這些相關學科技術在國民經濟中的套用前景將是相當可觀的。
