中國超短超強激光器突破1千萬億瓦功率大關 目標1萬萬億瓦

超強激光是目前世界上主要大國爭相研究的前沿領域，美國和中國都開展了以超強激光引發核聚變的研究項目，分別代號為“國家點火”和“神光”項目。最近傳出消息，“神光”項目的主要參與方上海光機所研製的超短超強激光器日前實現了1千萬億瓦激光脈衝輸出，這是採用同類原理的激光器在世界上首次實現這樣大功率的輸出。一千萬億瓦峯值功率在世界上目前也只有很少數國家實現。據悉，2012年美國宣佈伯克利大學研製的激光裝置才實現千萬億瓦輸出功率；同年，美國國家點火裝置激光器實現500萬億瓦輸出。

上海光機所研製的神光2激光器

中科院上海光機所強場激光物理國家重點實驗室日前在超強超短激光研究領域取得重要進展。正在研製的10PW（千萬億瓦，拍瓦）級超強超短激光裝置，實現了1PW激光脈衝輸出，這是國際上基於光學參量啁啾脈衝放大器首次突破1PW激光峯值功率大關，驗證了啁啾脈衝放大鏈（CPA）與光學參量啁啾脈衝終端放大器（OPCPA）相結合的混合放大器方案作為10PW級超強超短激光裝置總體技術路線的可行性。

據介紹，拍瓦超強超短激光能在實驗室內創造出前所未有的超強電磁場、超高能量密度和超快時間尺度綜合性極端物理條件，在激光加速、激光聚變、核醫學等領域有重大應用價值，是國際激光科技競爭前沿之一，多個國家已提出了大型超強超短激光裝置研究計劃。

2012年時，新華網的報道，上海光機所的激光裝置主要包括基於鈦寶石晶體的800納米波段寬帶高信噪比CPA放大鏈、基於三硼酸鋰晶體的OPCPA終端放大器和激光脈衝壓縮器等幾個模塊。最終獲得45.3J的放大輸出，轉換效率接近27%，放大光譜全寬約80納米，壓縮脈寬為32.0fs，壓縮後單脈衝能量32.6J，對應峯值功率1.0PW。

“神光”系統靶室

據我國國家863計劃慣性約束聚變(ICF)主題專家組原首席科學家賀賢土介紹，我國ICF點火研究採取的是一種從萬焦耳級到十萬焦耳級，再到百萬焦耳級的循序漸進的路線圖，即在近期萬焦耳級激光器研究基礎上，到2014年左右進入激光能量20到40萬焦耳神光Ⅲ平台研究。經過這一中間平台對靶物理進行充分研究，然後外推到激光能量約為神光Ⅲ能量4到5倍的神光Ⅳ上進行ICF研究和點火演示，可以減少風險。據悉，神光Ⅲ裝置設計是48束激光，2012年1月已出第一束激光，預計年內可安裝完16束，計劃2014年全部出光運行，進行物理實驗。

超短超強激光的應用

眾所周知，超短超強激光是目前國際激光應用領域的熱點。除了激光引發核聚變、激光切割等工業用途，超短超強激光也是目前激光武器研製的熱點，由於脈衝激光可汽化目標表面，引發目標爆裂解體，因此被認為比連續波激光更適合作為激光武器。

此外，超短超強激光還可能用於激光推進技術，即用激光加熱火箭攜帶的工質，使之汽化而推進火箭飛行，這種模式由於將能源部分放在地面，火箭只需攜帶工質，可以大幅度減少火箭攜帶的工質/燃料重量，達到增大比衝的效果。

在科技研究方面，超短超強激光可用於模擬自然界的極端情況，有着非常重要的科學意義。