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上海光机所知识创新工程试点工作简报

（第九十六期）

2003年7月8日

20TW SPS装置超短脉冲激光研究获阶段性重大进展

   2001年，日本和英国科学家首次利用超短脉冲激光对激光核聚变“快点火”物理做了原理可行性演示，他们利用一束60TW（50J）的超短脉冲将常规的ICF聚变中子产额提高了一个数量级，2002年又进一步把超短激光脉冲的能量提高到350J，从而使中子产额高了3个数量级，这两个实验的成功，使得建造廉价的ICF驱动装置在较低的能量上实现聚变“点火”的希望大增。同时也引发了国际上在ICF“快点火”研究领域的一场新一轮的竞争。建在中科院上海光机所的高功率激光物理国家实验室在国家高技术惯性约束聚变主题的支持下，经过六年的努力又成功建成了一台基于钕玻璃放大器的20TW超短脉冲系统（SPS装置）。仅就输出功率水平来说，这台激光器的输出功率水平已相当于实验室前年建成，国内规模最大的神光Ⅱ装置输出功率总和的两倍以上。
   SPS装置采用1.053μm波长振荡器输出，再生放大器作为预放，经过7级钕玻璃放大器对啁啾脉冲放大及扩束后，末级输出光束净口径100mm，光斑近场填充因子～50%。啁啾脉冲随后进入两快400×190mm的镀金光栅压缩器，经四程压缩后输出最高亚皮秒脉冲能量15J，脉宽500fs～1ps。亚皮秒脉冲最后经过φ120mm，焦距500mm的离轴抛物面反射镜聚焦，焦斑尺寸～30微米，靶面功率密度～2×1018W/cm2。为检验SPS装置的工作能力，今年6月下旬实验室第一次在国内成功地进行了亚皮秒激光轰击含氘材料出中子的判断实验，获得了单发最高2.4×104个中子产额，为我国激光聚变与“快点火”相结合的研究奠定了基础，特别对推动我国“快点火”研究具有十分重要的意义。
   SPS装置可以用作其他与“快点火”有关的判断性实验，和检验与标定ICF物理实验中各种相关的测量装备，在自然科学方面，它可以用来研究超强激光场与原子的相互作用，用作软硬X射线以及其它与超强激光光场有关的科学研究。对我国自然科学中强场物理的研究具有十分积极的意义。

提供单位：高功率激光物理国家实验室

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