為拓展神光II激光裝置未來提供物理實驗的能力，上海光機所高功率激光物理聯(lián)合實驗室于2014年中期，依托神光II裝置八路中的一束和神光II第九路激光，采用全OPCPA技術(shù)設(shè)計了數(shù)PW的超短脈沖激光實驗平臺。該系統(tǒng)依據(jù)目前所能獲得的最大尺寸的壓縮光柵，設(shè)計最大輸出峰值功率大于5PW，壓縮脈寬小于30fs，聚焦焦斑8μm內(nèi)能量集中度大約為50%。
2015年4月20日-5月10日數(shù)PW激光第一次聯(lián)機實驗，實現(xiàn)了OPCPA I、OPCPA II全鏈路貫通，并獲得了OPCPA II的放大信號。在壓縮器安裝和調(diào)試完成之后，于8月10日-9月2日進行了第二次聯(lián)機實驗，本次聯(lián)機實驗實現(xiàn)了除OPCPA III單元之外的OPCPA I、OPCPA II和壓縮器的全鏈路調(diào)試。聯(lián)機實驗中，OPCPA II單元共實現(xiàn)了50發(fā)的大能量發(fā)射，神光II泵浦光倍頻效率最大~65%，泵浦光最大輸出能量130J，信號光脈沖輸出單脈沖能量最大超過了30J，壓縮后脈沖寬度小于30fs，最短24fs。
整個壓縮器放置在直徑2.24m，長度4.8m的真空室內(nèi)，啁啾脈沖壓縮之后輸出到靶面上的凈脈沖能量大于23J，實現(xiàn)了1PW的到靶脈沖能量輸出。
下一步課題組將對全系統(tǒng)的光束質(zhì)量、穩(wěn)定性、靶室聚焦單元等做進一步的提高和完善，預(yù)計近期可實現(xiàn)整個激光系統(tǒng)數(shù)PW功率的穩(wěn)定運行輸出。未來神光II激光裝置將會逐步發(fā)展成為國內(nèi)高功率激光方面的開放物理實驗平臺，數(shù)PW激光系統(tǒng)建成后，使神光II裝置具有了提供1022-23W/cm2可聚焦峰值功率的輸出能力，不但提升了強場物理實驗方面的能力，同時配合神光II原來的多種脈寬(1-10ps、35ps、100ps、1ns、3ns和5ns)輸出，也大大提高了神光II激光裝置在物理實驗方面的靈活性和多樣性。
圖1 數(shù)PW激光設(shè)計立體圖
圖2 OPCPA I單元及輸出光譜
圖3 OPCPA II單元及信號光場圖
圖4 壓縮器及單次脈沖大能量條件下的測量結(jié)果
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