神光II皮秒拍瓦激光装置物理实验取得突破性进展
时间 : 2017-12-05     

近日,高功率激光物理联合实验室建设的神光Ⅱ皮秒拍瓦激光装置取得了突破性进展,在上海光机所、中国工程物理研究院激光聚变研究中心联合进行的激光质子加速物理实验中获得了超过50Mev的质子能量。 

拍瓦激光的输出要求兼具峰值功率和聚焦功率密度两大核心指标,这对激光的输出脉宽、近场光束质量和信噪比的控制都提出了较高的要求。自2016年起,高功率激光物理联合实验室科研团队通过坚持不懈的努力,解决了大口径压缩光栅(1025×350mm)拼缝技术引入的光束质量下降的问题,实现了<25µm的聚焦焦斑,发展了高精度的靶三维定位技术和精准的激光弹着点控制技术,满足了更多高精度、高能量、超短脉冲激光物理实验的需求。 

在近期的激光质子加速物理实验中,研究人员采用400J/1ps的激光轰击10µm厚的靶,获得了超过50Mev的质子能量,靶前超热电子温度达到5.15MeV,这一物理实验结果表明神光Ⅱ皮秒拍瓦激光的靶面峰值功率密度超过1020W/cm2,综合性能达到了国际先进水平。 

作为神光Ⅱ多功能激光综合平台的重要组成部分,神光Ⅱ皮秒拍瓦激光装置是国内首个服务于惯性约束聚变物理研究的高能皮秒拍瓦激光系统,它所具备的国际先进的激光输出性能和精准的打靶技术,必将引领我国的激光核聚变快点火、实验室天体物理、激光核物理和核医学等前沿基础研究。

  
图1  皮秒参数综合测量平台的远场测量结果(左),X射线针孔相机测得的聚焦光斑(右)

   
  图2  通过汤姆逊离子谱仪获得的质子能谱数据

    
图3  通过电子谱仪获得的靶前超热电子能谱及温度拟合