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技術設計了數PW的超短脈沖激光實驗平臺。該系統依據目前所能獲得的最大尺寸的壓縮光柵，設計最大輸出峰值功率大于5PW，壓縮脈寬小于30fs，聚焦焦斑8μm內能量集中度大約為50%。
2015年4月20日-5月10日數PW激光第一次聯機實驗，實現了OPCPAI、OPCPAII全鏈路貫通，并獲得了OPCPAII的放大信號。在壓縮器安裝和調試完成之后，于8月10日-9月2日進行了第二次聯機實驗，本次聯機實驗實現了除OPCPAIII單元之外的OPCPAI、OPCPAII和壓縮器的全鏈路調試。聯機實驗中，OPCPAII單元共實現了50發的大能量發射，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，啁啾脈沖壓縮之后輸出到靶面上的凈脈沖能量大于23J，實現了1PW的到靶脈沖能量輸出。下一步課題組將對全系統的光束質量、穩定性、靶室聚焦單元等做進一步的提高和完善，預計近期可實現整個激光系統數PW功率的穩定運行輸出。未來神光II激光裝置將會逐步發展成為國內高功率激光方面的開放物理實驗平臺，數PW激光系統建成后，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PW激光設計立體圖
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果
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