中国激光器突破1千万亿瓦功率大关

Hutong9.net

中国超短超强激光器突破1千万亿瓦功率大关 目标1万万亿瓦

来源：中国科学报
2014-12-17 09:02:49

超强激光是目前世界上主要大国争相研究的前沿领域，美国和中国都开展了以超强激光引发核聚变的研究项目，分别代号为“国家点火”和“神光”项目。最近传出消息，“神光”项目的主要参与方上海光机所研制的超短超强激光器日前实现了1千万亿瓦激光脉冲输出，这是采用同类原理的激光器在世界上首次实现这样大功率的输出。一千万亿瓦峰值功率在世界上目前也只有很少数国家实现。据悉，2012年美国宣布伯克利大学研制的激光装置才实现千万亿瓦输出功率；同年，美国国家点火装置激光器实现500万亿瓦输出。

上海光机所研制的神光2激光器

中科院上海光机所强场激光物理国家重点实验室日前在超强超短激光研究领域取得重要进展。正在研制的10PW（千万亿瓦，拍瓦）级超强超短激光装置，实现了1PW激光脉冲输出，这是国际上基于光学参量啁啾脉冲放大器首次突破1PW激光峰值功率大关，验证了啁啾脉冲放大链（CPA）与光学参量啁啾脉冲终端放大器（OPCPA）相结合的混合放大器方案作为10PW级超强超短激光装置总体技术路线的可行性。

据介绍，拍瓦超强超短激光能在实验室内创造出前所未有的超强电磁场、超高能量密度和超快时间尺度综合性极端物理条件，在激光加速、激光聚变、核医学等领域有重大应用价值，是国际激光科技竞争前沿之一，多个国家已提出了大型超强超短激光装置研究计划。

2012年时，新华网的报道，上海光机所的激光装置主要包括基于钛宝石晶体的800纳米波段宽带高信噪比CPA放大链、基于三硼酸锂晶体的OPCPA终端放大器和激光脉冲压缩器等几个模块。最终获得45.3J的放大输出，转换效率接近27%，放大光谱全宽约80纳米，压缩脉宽为32.0fs，压缩后单脉冲能量32.6J，对应峰值功率1.0PW。

“神光”系统靶室

据我国国家863计划惯性约束聚变(ICF)主题专家组原首席科学家贺贤土介绍，我国ICF点火研究采取的是一种从万焦耳级到十万焦耳级，再到百万焦耳级的循序渐进的路线图，即在近期万焦耳级激光器研究基础上，到2014年左右进入激光能量20到40万焦耳神光Ⅲ平台研究。经过这一中间平台对靶物理进行充分研究，然后外推到激光能量约为神光Ⅲ能量4到5倍的神光Ⅳ上进行ICF研究和点火演示，可以减少风险。据悉，神光Ⅲ装置设计是48束激光，2012年1月已出第一束激光，预计年内可安装完16束，计划2014年全部出光运行，进行物理实验。

超短超强激光的应用

众所周知，超短超强激光是目前国际激光应用领域的热点。除了激光引发核聚变、激光切割等工业用途，超短超强激光也是目前激光武器研制的热点，由于脉冲激光可汽化目标表面，引发目标爆裂解体，因此被认为比连续波激光更适合作为激光武器。

此外，超短超强激光还可能用于激光推进技术，即用激光加热火箭携带的工质，使之汽化而推进火箭飞行，这种模式由于将能源部分放在地面，火箭只需携带工质，可以大幅度减少火箭携带的工质/燃料重量，达到增大比冲的效果。

在科技研究方面，超短超强激光可用于模拟自然界的极端情况，有着非常重要的科学意义。