巨大的“神光”裝置
1965年,上海光機(jī)所開(kāi)始用高功率釹玻璃激光產(chǎn)生激光聚變的研究。1973年5月,上海光機(jī)所建成兩臺(tái)功率達(dá)到萬(wàn)兆瓦級(jí)的高功率釹玻璃行波放大激光系統(tǒng)。1974年,上海光機(jī)所研制成功毫微秒10萬(wàn)兆瓦級(jí)6路高功率釹玻璃激光系統(tǒng),激光輸出功率提高了10倍。1980年,王淦昌提出建造脈沖功率為1萬(wàn)億瓦固體激光裝置的建議,稱為激光12號(hào)實(shí)驗(yàn)裝置。1986年夏天,張愛(ài)萍將軍為激光12號(hào)實(shí)驗(yàn)裝置親筆題詞“神光”。于是,該裝置正式命名為“神光Ⅰ號(hào)”。
神光Ⅰ號(hào)位于上海市嘉定區(qū)清河路390號(hào)光機(jī)所內(nèi),總建筑面積4612平方米,為4層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),總高度15米。該裝置輸出兩束口徑為200毫米的強(qiáng)光束,每束激光的峰功率達(dá)1萬(wàn)億瓦,脈沖寬度有1納秒(10-9秒)和100皮秒(10-12秒)兩種,波長(zhǎng)為1.053微米(10-6米)的紅外光,可倍頻到0.53微米綠光。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)配有物理實(shí)驗(yàn)靶室及全套診斷測(cè)量設(shè)備,能開(kāi)展激光加熱與壓縮等離子物理現(xiàn)象的研究和激光X光譜等基礎(chǔ)研究工作。
1990年,“神光Ⅰ號(hào)”獲得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
1994年,“神光Ⅰ號(hào)”退役?!吧窆猗裉?hào)”連續(xù)運(yùn)行8年,在激光慣性約束核聚變和X射線激光等前沿領(lǐng)域取得了一批國(guó)際一流水平的物理成果。1994年5月18日,“神光Ⅱ號(hào)”裝置立項(xiàng),工程正式啟動(dòng),規(guī)模比“神光Ⅰ號(hào)”裝置擴(kuò)大4倍。
“神光Ⅱ號(hào)”裝置采用了國(guó)產(chǎn)高性能元器件,獨(dú)立自主解決了一系列的科學(xué)技術(shù)難題,其數(shù)百臺(tái)光學(xué)設(shè)備集成在一個(gè)足球場(chǎng)大小的空間內(nèi)?!吧窆猗蛱?hào)”能同步發(fā)射8束激光,在約150米的光程內(nèi)逐級(jí)放大:每束激光的口徑能從5毫米擴(kuò)為近240毫米,輸出能量從幾十個(gè)微焦耳增至750焦耳/束。技術(shù)參數(shù)與當(dāng)今世界上最先進(jìn)的在運(yùn)行的美國(guó)OMEGA裝置相當(dāng),總體性能達(dá)到國(guó)際同類裝置的先進(jìn)水平。
“神光Ⅱ號(hào)”激光驅(qū)動(dòng)器
1995年,我國(guó)科研人員開(kāi)始研制跨世紀(jì)的巨型激光驅(qū)動(dòng)器——“神光Ⅲ號(hào)”裝置,計(jì)劃建成十萬(wàn)焦耳級(jí)的激光裝置。2007年2月4日,中物院神光Ⅲ激光裝置實(shí)驗(yàn)室工程舉行了盛大的開(kāi)工奠基儀式。該工程位于綿陽(yáng)中國(guó)工程物理研究院內(nèi),建筑面積28154平方米,平面布置:呈長(zhǎng)方形布置,建筑物總長(zhǎng)178米,總寬75米,建筑結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。規(guī)劃中的“神光Ⅲ號(hào)”裝置是一個(gè)巨型的激光系統(tǒng),比當(dāng)前世界最大的NOVA裝置(1985年在美國(guó)勞倫斯—利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)建成的釹玻璃激光器)還要大一倍多。原計(jì)劃它具有60束強(qiáng)光束,紫外激光能量達(dá)60千焦,質(zhì)量和精密性要達(dá)到21世紀(jì)的國(guó)際先進(jìn)水平,現(xiàn)在該計(jì)劃可能已經(jīng)進(jìn)一步修改,以提高能量規(guī)模。慣性約束聚變點(diǎn)火工程(2020年)已被確定為《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》的十六項(xiàng)重大專項(xiàng)之一。
我國(guó)在2010年前后還研制了“神光Ⅳ號(hào)”核聚變點(diǎn)火裝置。
要成功實(shí)現(xiàn)慣性核聚變,激光裝置的研究是關(guān)鍵之一,很多光學(xué)專家在默默無(wú)聞的辛勞工作著,范滇元院士就是其中的一位。
范滇元
范滇元,光電子與激光技術(shù)專家。江蘇省常熟縣人。1962年畢業(yè)于北京大學(xué),1966年中國(guó)科學(xué)院上海光機(jī)所研究生畢業(yè)。中國(guó)科學(xué)院上海光機(jī)所研究員,技術(shù)委員會(huì)主任。中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)激光專業(yè)委員會(huì)主任,上海光電子行業(yè)協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)。從事“神光”系列高功率激光裝置的研制及應(yīng)用30多年,先后參與研制“星光一號(hào)”“神光Ⅰ號(hào)”“神光Ⅱ號(hào)”等大型激光裝置。近年又投身巨型“神光Ⅲ號(hào)”裝置的設(shè)計(jì)與研制,任總體技術(shù)專家組總工程師。在激光系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)光束傳輸理論與應(yīng)用、強(qiáng)激光與物質(zhì)相互作用等方面取得一系列先進(jìn)成果。先后獲得陳嘉庚獎(jiǎng)、中科院科技進(jìn)步特等獎(jiǎng),國(guó)家一等獎(jiǎng)、上海市一等獎(jiǎng)和光華工程科技獎(jiǎng)等。1995年當(dāng)選為中國(guó)工程院院士。
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