神光Ⅱ加速升级改造，即将性能倍增

本文转自：文汇报

神光Ⅱ加速升级改造，即将性能倍增

我国快点火激光物理实验平台正在进行打靶磨合实验，三月将向用户开放

科研人员正在做靶场光路同步精密测试。 本报记者 范家乐摄 ■本报记者 许琦敏

“再来试一发，大家到安全区域！”春节临近，位于嘉定的中国科学院上海光学精密机械研究所神光装置大楼内，我国唯一的快点火激光物理实验平台神光Ⅱ升级装置正在进行纳秒激光打靶磨合实验。

经过一年多的性能提升改造，神光Ⅱ升级装置的同时打靶数量即将从2015年建成时的“8束纳秒激光+1束皮秒激光”，提升到“16束纳秒激光+2束皮秒激光”，而且输出能力倍增。今年3月，它将正式向用户开放。

事实上，神光Ⅱ升级装置今年的打靶实验机时去年就已预定一空。为了让用户实验成功率更高、数据更佳，今年春节期间，整个团队还将压缩休息时间，争取将整个装置调试到更好状态。

巨型激光“火柴”输出能力倍增

以实现激光聚变为目标的神光装置，是一支长逾百米的巨型激光“火柴”，能在十亿分之一秒的瞬间，发射出功率相当于全球电网总和数倍的激光束聚集到靶上。就在这一瞬间，靶上的物质会形成高温等离子体并引发聚变反应，科学家进而可以开展激光与等离子体相互作用物理和惯性约束聚变实验研究。

神光Ⅱ升级装置于2015年建成并投入运行，此次改造提升计划原定需要两年时间。“由于需要同步满足物理实验打靶需求，我们实际要用14个月完成近两年的任务。”项目总调度张国文说，截至1月底，团队已将所有打靶光束调试到位，只待精密化调试和光管道的安装。为此，他们在过去的13个月中，几乎每天忙到夜里十一二点，次日八点半又准时到岗。

在四层楼高的靶室内，直径2.4米的靶球上，已经做好了接入16路纳秒激光和2路皮秒激光的准备。经过升级改造，每一路激光的放大器都更换了光机所自主研发的新一代钕玻璃，这种钕玻璃为光子赋能的本领比上一代提升了近一倍，这也是神光Ⅱ升级装置此次输出能力翻番的关键。

神光装置的部件巨大而复杂，很少有一项工作是一个人可以独立完成的。而且，在这个对洁净度有着极高要求的工地上，每个人都必须从头到脚穿上闷热的防尘服，作业难度无形之中升级。

在皮秒激光脉冲压缩室内，由于不能有任何油污污染，研究人员只能使用不加润滑油的轮滑起重装置，吊起重达1.5吨的大口径光栅支撑桁架，即使戴着手套，手上皮肤也磨到起泡破损。而桁架安装精度又以毫米计，不仅要严丝合缝装上，还得随时检测精准度。这样一天忙下来，尽管在恒温室内，大家的防尘服也被汗水浸透，如同刚走出桑拿房。

“抠细节”中让“神光”更强

蹲在靶球边，联合实验室研究员孙明营正与副研究员郭亚晶、杨琳反复推敲着设备调试的细节。在精密的激光设备里，哪怕上电、退电时带动电机马达一丝一毫的变动，都可能对这个百米装置产生影响。因此，他们总是在反反复复“抠细节”，通过一点一滴的不断优化，提升神光装置的性能。

在调试工地上，时不时传来“打靶”提醒。张国文解释，由于这里的激光瞬时功率大到惊人，尽管调试时仅用较小功率激光打靶，出现风险的可能性微乎其微，但为了尽量保证人员安全，每次打靶前都会有几十秒的音乐及“嘟嘟”声提醒，以便让所有在场人员有足够时间进入安全区域。

张国文透露，目前神光团队已摸索出不少技术窍门，有效提升了光束质量，缩短了打靶发次间隔——相比其他装置4小时的打靶发次间隔，神光Ⅱ升级装置的发次至少可增加20%，可服务更多科学研究。

由于神光装置在我国战略高技术创新、基础科学研究、交叉前沿科学发展上发挥着极为重要的作用，就在神光Ⅱ升级装置这一轮改造即将完成之际，瞄准未来激光聚变的装置已启动研制。