人类的能源从根本上说来自核聚变反应，即发生在太阳上的“轻核聚变”。人类已经在地球上实现了不可控的热核反应，即氢弹爆炸。要获得取之不尽的新能源，必须使这一反应在可控条件下持续地进行。为实现这一理想，科学家们用托卡马克装置开展“磁约束聚变”的研究。另一条技术路线于20世纪60年代初提出。它的基本原理是把强大的激光束聚焦到热核材料制成的微型靶丸上，在瞬间产生极高的高温和极大的压力，被高度压缩的稠密等离子体在扩散之前，即完成全部核反应，这就是“惯性约束聚变”（ICF）。一些国家的实验室已经在这类激光装置上作了大量的基础研究工作。美国、法国等已着手建造更大规模的巨型激光器，期望实现激光热核“点火”。

激光核聚变示意图

神光装置是我国自行研制的高性能高功率钕玻璃激光装置，现在已经发展到神光Ⅱ阶段。

神光Ⅱ装置建于上个世纪90年代，是当前我国规模最大、国际上为数不多的高性能高功率钕玻璃激光装置。它在规模上处于世界上正在运行的同类装置的第四位，2000年运行以来性能稳定，光束质量及运行输出指标要求已与当今国际高水平的大型激光驱动器光束输出质量水平相当，具备了高水平运行的综合技术能力。该装置上进行的物理实验已取得一系列阶段性重大成果，其中惯性约束聚变直接驱动打靶，获得单发4×10中子，是国际同类装置获中子产额的最好水平，为我国惯性约束聚变研究做出了重大贡献。

神光Ⅱ为我国惯性约束聚变、X光激光、材料在极高压状态下的参数测量等前沿领域开展科学研究提供不可替代实验手段，是该领域的重要实验平台。

它的建成并投入运行，标志着我国大型强激光和激光核聚变研究跨上一个新台阶，跻身于世界前五强，对提高综合国力具有重要意义。超强超短激光技术，是在1000万亿分之几秒的超短瞬间，产生相当于全世界电网数倍功率的超强激光，这是上个世纪90年代以来强激光技术伴随着现代科学发展产生的一项尖端高新技术。这项高新技术，可以揭示物质和化学反应过程中快速演变的科学奥秘，同时也可以模拟出只有在天体或核爆炸过程中才可能有的高压、高温、高密度的极端物理条件。更具有重大科学意义的是，开拓了激光和物质相互作用的新理论、新方法，开创了强场物理这一新的物理学发展方向，直接推动了激光与生命科学、材料学、信息科学等前沿交叉领域的学科发展。

神光Ⅱ大厅

神光Ⅱ阶段性成果的推广应用不仅为即将建造的下一代激光装置提供极为宝贵的科学技术经验，而且带动了我国材料科学（激光玻璃、激光晶体、非线性晶体）、精密光学加工与检验（λ/10高平面度、低粗糙度、大口径光学元件研磨技术、金刚石车床飞刀切削大口径KDP晶体技术）、介质膜和化学膜层技术、高质量大口径氙灯工艺、精密机械和装校工艺及高压电能源系统、快速电子学、控制电子学、二元光学技术等相关学科或技术的跨越式发展。而这些相关学科技术在国民经济中的应用前景将是相当可观的。

神光系列装置研究的最终目标是实现激光受控热核聚变“点火”。

一、神光历程

1964年，我国著名科学家王淦昌提出了激光聚变的设想：用高功率激光光束聚焦到热核材料制成的微型靶丸上，瞬间产生强高温与强高压，使被高度压缩的稠密等离子在扩散之前就完成全部核反应，即“惯性约束聚变”（简称ICF），这就要求研制高功率的激光发射装置。

1964年中国科学院上海光学精密机械研究所（简称“上海光机所”）成立，即根据国家总体部署，围绕研制高功率激光装置这个目标，开展了一系列艰苦的探索性研究。

1965年，上海光机所开展高功率激光及其驱动的惯性约束聚变研究，建成了109瓦级钕玻璃四级行波放大的高功率激光装置。

1973年建立了万兆瓦（1010瓦）级的高功率钕玻璃激光装置。

1975年底建成了10万兆瓦（1011瓦）的六路高功率钕玻璃激光装置。

1977年，中物院与上光所双边讨论，开始合作进行激光聚变研究。

1981年，决定两院共建激光12号装置（后因张爱萍题字及更大规模系列装置的建立，改称为神光Ⅰ装置）。

1983年，张爱萍致函上海市领导，要求支持激光聚变研究。

1985年，激光12号通光，王淦昌、王大珩两位王老及芮杏文、江泽民等市领导来实验室视察祝贺。

1986年，在两位王老倡导、两院领导支持下，成立高功率激光物理联合实验室。

实验室打破部门所有制，实行管委会领导下的实验室主任负责制。实验室成立之初由中科院新技术局局长张宏任管委会主任，中物院于敏院士任学术委员会主任，中科院上光所邓锡铭和中物院激光实验室（上海激光等离子体研究所的前身）王世绩任实验室正、副主任。

实验室主要从事高功率激光实验装置的工程研制和运行改进，高功率激光物理和技术的发展研究，以及激光等离子体物理研究。

1987年，神光Ⅰ装置通过鉴定验收。这是一台两路钕玻璃激光实验装置，输出总能力为1.6kJ/1ns(1ω)。

神光Ⅰ装置

1993年，激光聚变纳入国家高技术863计划，成立416主题（现804专题），中物院总工程师陶祖聪任首席科学家，贺贤土任秘书长。

海口会议决定四家(中科院、中物院、863-410和863-416主题)支持建造神光Ⅱ装置，并提出装置的主要技术指标。

1994年，签订神光Ⅱ装置研制合同。

1995年，神光Ⅰ装置退役，神光Ⅱ装置建设正式启动。

神光Ⅱ高功率激光实验装置(简称神光Ⅱ装置)是由中国科学院、中国工程物理研究院、国家高技术863-416主题、国家高技术863-410主题四方共同投资，由高功率激光物理国家实验室负责研制的，是国际上为数不多的大型高功率激光聚变实验平台。

神光Ⅱ装置由激光器系统、激光自动准直系统、激光精密靶场系统、激光参数测量诊断系统、激光储能供电系统、精密装校及环境保障系统等组成。它是数百台套激光单元和组件的集成，并在空间立体排布成8条激光放大链，每条激光放大链终端输出口径为Φ240mm，8束基频激光输出能量总和逾6kJ/1ns，最高输出功率达到1013W，三倍频效率大于50%。就瞬时功率而言，比全国电站功率的总和还要大许多倍。

神光Ⅱ自动准直系统

神光Ⅱ智能库

神光Ⅱ靶场系统

神光Ⅱ装置于2001年12月通过了中国科学院、中国工程物理研究院共同组织的鉴定与验收。它的建成和高水平、高效率的运行，体现了我国研制大型激光驱动器的综合能力，并为我国惯性约束聚变、X射线激光等实验研究及其他前沿基础的科学研究提供最重要的条件，具有显著的经济效益和重大的社会效益，在我国的激光领域乃至整个光学界具有特殊的重要意义。

1996年，神光Ⅱ装置精密化改进项目正式启动。

2000年，神光Ⅱ装置基频输出达标，开始打靶试运行。

2001年，神光Ⅱ装置全面达标，通过鉴定验收。这是一台同轴双程放大的八路钕玻璃激光实验装置，输出总能力为：6kJ/1ns(1ω)，1013W/100ps(1ω)；3kJ/1ns(3ω0)。

2002年，启动神光Ⅱ装置多功能高能激光系统（第九路）研制。是我国惯性约束聚变“五位一体”(驱动器、理论、诊断、制靶、实验)研究平台中激光驱动器——神光II装置的配套装置。这一束激光的基频输出能力达到4.5KJ/3ns，倍频和三倍频转换效率大于50%。第九路激光驱动的探针光，能够为物理实验提供主动的诊断手段，使物理研究人员更加全面、准确地了解相关等离子体物理、规律和机理现象，除了用作物理实验研究的驱动器外，还可以用于在较高效率和较高通量三倍频条件下，开展光束质量、材料破坏效应等诸多方面的研究。

2003年1月27日，神光Ⅱ巨型激光器研制成功入选2002年中国十大科技进展新闻。

2003年4月10日下午，在上海市市委、市政府召开的科学技术奖励大会上，上海光机所高功率激光物理联合实验室研制成功的“神光Ⅱ高功率激光实验装置”荣获2002年上海市科学技术进步一等奖。

从“神光I”到“神光Ⅱ”前后历时20多年，经过广大科技人员的共同努力，今天终于取得了丰硕骄人的成就。现在“神光”人又以饱满的精神，高昂的热情投入到高效多功能激光装置的建造中去，投入到“神光Ⅱ”装置的实验运行中去。在获奖的名单中，有两个刺目钻心的黑框：邓锡铭、陈庆灏，他们身影不再，但光华永存。

“神光Ⅱ高功率激光实验装置”的研制成功标志着我国在这一研究领域的有关高新技术综合能力上了一个新台阶，为我国今后建造更高功率激光驱动器积累了宝贵的经验，带动了我国相关学科科学技术的发展。这是高功率激光物理联合实验室的骄傲！这是上海的骄傲！这是中国的骄傲！

2004年12月神光II装置的精密化改进，满足了精密靶物理实验的要求，保证了“十五”期间激光聚变物理实验计划目标的实现，为我国精密靶物理实验作出了实质性的贡献。

本项目实现了装置“八束激光功率平衡”、“激光靶面落点精度”和初步脉冲波形整形的原定目标。其八路三倍频激光束之间的峰值功率不平衡度≤10%(rms)，前沿（10%峰值处）功率不平衡度≤20%(rms)；八路三倍频激光束聚焦靶面落点精度ΔL≤20μmrms；能输出准方波脉冲，前沿≈300ps。

精密化项目使神光II装置成为国际上第一台组合放大器增益能独立控制的精密化激光聚变研究驱动器，具有开展精密物理实验的能力，达到了国际同类装置的先进水平，使我国成为继美国之后具备研制精密化激光驱动器能力的国家。

2005年，神光Ⅱ第九路试运行。

神光Ⅱ精密化验收（功率平衡，精密定位瞄准，初步脉冲整形能力）。

2005年11月16日，“神光Ⅱ装置升级项目可行性报告”论证会在福州召开。有关领导、专家及联合实验室的科技骨干共30余人参加了会议，中国科学院李志刚秘书长主持了会议。

2007年，正式启动神光Ⅱ装置升级工程。

2007.针对“神光-Ⅱ”装置第九路系统主激光瞄准精度小于等于30μm和大焦斑辐照均匀性优于10％的要求，提出了靶场终端光学组件的设计结构。应用有限元法对组件关键机械元件和ICF靶室整体进行动静态分析，优化了设计参数。同时与聚焦透镜配合进行数值分析列阵透镜，确定了单元数、曲率和厚度以及单元长和宽等参数。经过实验测试，主激光瞄准精度达到28．9μm，大焦斑辐照的形状为1000μm×500μm，均匀性为12．0％。（待续）