神光II高功率激光實驗裝置是由中國科學院和中國工程物理研究院聯合研制的一臺大規模高功率激光實驗裝置。
神光II高功率激光實驗裝置由激光器系統、靶場系統、能源系統、光路自動準直系統、激光參數測量系統以及環境、質量保障等系統組成，是數百臺套的各類激光單元或組件的集成，并在空間排布成8路激光放大鏈，每路激光放大鏈終端輸出激光凈口徑φ230mm，具有兩種脈寬1ns、100ps，3種波長1.053μm、0.53μm、0.35μm的輸出能力，該裝置終端輸出能量達到6KJ/1ns/1.053μm。1994年，高功率激光物理聯合實驗室（簡稱“聯合室”）啟動神光II八路軍裝置研制，2000年建成投入運行。2002年底，聯合室又啟動了神光II多功能高能激光系統（簡稱第九路）的研制，于2005年建成開始試運行。2009年，聯合室在專項的支持下，開始了輸出能力更高的激光驅動器裝置的研制。2014年激光驅動器升級裝置集成調試已基本完成，合同的關鍵輸出參數也已全部實現。2015年該裝置研制工作全面完成并投入試運行，開展綜合物理實驗。2025年9月21日，在2025黃浦江創新論壇主論壇上，上海交通大學李政道研究所所長張杰表示，其聯合研究團隊在“神光二號”裝置上已經進行了11輪的大型聯合實驗，中國聚變三乘積數目已達全球第二。
神光II高功率激光實驗裝置曾被評為2002年度“中國十大科技進展”之一，并于同年獲上海市科技進步獎一等獎，2004年獲首屆中科院杰出科技成就獎，2005年、2013年獲得國家科學技術進步獎二等獎。
歷史沿革
建設背景
20世紀60年代隨著激光的出現，科學家提出了激光慣性約束聚變科學思想。同一時間，中國著名核物理學家王淦昌院士提出激光聚變倡議，按照這一倡議，在中科院上海光機所開始了高功率激光驅動器的研制和應用。1986年，激光12號實驗裝置在上海建成，張愛萍將軍為裝置親筆題詞“神光”， 該裝置正式命名為神光I ，從此開啟了中國“神光”系列高功率激光裝置發展的新篇章。神光I輸出兩束口徑為200mm的激光，工作波長為1.053μm（1ω0 ），脈寬為100ps及1ns可變，最大輸出能量為1.6kJ/1ns（1ω），最高輸出功率為2×1012W，聚焦后靶面功率密度最高可達1016W/cm2。它的建成，標志著中國已成為國際高功率激光領域中具有這種綜合研制能力的少數幾個國家之一，是中國激光技術發展中的一項重大成就。1986年，由王淦昌、王大珩倡導，在中科院和中國工程物理研究院兩院領導的支持下，中科院上海光機所成立了高功率激光物理聯合實驗室（簡稱“聯合室”）。聯合室主要從事高功率激光實驗裝置的工程研制，開展高功率激光物理和技術的研究；保障激光裝置高質量運行，并開展激光等離子體物理研究。 神光I連續運行了8年，完成了多輪物理實驗，在ICF、“863”相關項目實驗研究中取得了一 批具有國際先進水平的重大成果，標志著中國在該領域進入世界先進行列。
發展歷程
1994年神光I退役，聯合室啟動神光II八路軍裝置研制，2000年建成投入運行。八路裝置的基頻激光輸出總能力為6kJ/1ns，并可實現倍頻或三倍頻運行。此裝置被評為2002年度“中國十大科技進展”之一，同年獲上海市科技進步獎一等獎，2004年獲首屆中科院杰出科技成就獎，2005年獲國家科學技術進步獎二等獎。
2002年底，聯合室又啟動了神光II多功能高能激光系統（簡稱第九路）的研制，于2005年建成開始試運行。第九路提供了一束輸出能量更大、輸出脈沖寬度等特性都不同于八路裝置的激光，其基頻輸出能力達5.2kJ/3ns，倍頻和三倍頻轉換效率大于60%。作為探針光，它能夠為物理實驗提供主動的診斷手段，使物理實驗人員更加全面、準確地了解有關等離子體的物理現象狀態，定量地理解有關物理過程和物理規律。同時也為相關物理實驗提供了重要的、更大能量的驅動激光，而且為研制皮秒拍瓦激光系統創造了放大鏈路的必要條件。第九路獲2013年國家科學技術進步獎二等獎。神光II的八路軍裝置及第九路既可以獨立開展實驗，也可以相互配合使用。裝置的高水平運行，不僅滿足了中國ICF研究不斷發展的需求，也大大促進了中國高功率激光技術的發展，為中國未來建造更大規模的高功率激光器積累了有益經驗，也為中國相關專項的成立奠定了技術基礎。
2009年，聯合室在專項的支持下，開始了輸出能力更高的激光驅動器裝置的研制。建成后的驅動器裝置激光輸出性能得到大幅度拓展和提高，八束激光每路輸出能量達到5000J以上，第九路具備皮秒拍瓦激光輸出的能力，兩者結合，能開展相關重大專項前期物理快點火探索研究及高能高密度物理等前沿基礎物理研究。2014年激光驅動器升級裝置集成調試已基本完成，合同的關鍵輸出參數也已全部實現。其中，單路八路每路5000J基頻輸出演示，考核了功率平衡等指基頻（1ω）最高輸出可達8.05kJ/3ns，近場通量對比度0.09，三倍頻最高輸出5295J/4.5ns（基頻能量7331J），三倍頻（3ω）最高到靶效率達到72%；八路軍每路5000J基頻輸出演示，考核了功率平衡等指標，實現八路三倍頻到靶24.8KJ，每路穿孔效率達95%以上。2015年該裝置研制工作全面完成并投入試運行，開展綜合物理實驗。
2025年9月21日，在2025浦江創新論壇主論壇上，上海交通大學李政道研究所所長張杰表示，“我們聯合研究團隊在‘神光二號’裝置上已經進行了11輪的大型聯合實驗，中國聚變三乘積數目已達全球第二。”
基本組成
神光II高功率激光實驗裝置由激光器系統、靶場系統、能源系統、光路自動準直系統、激光參數測量系統以及環境、質量保障等系統組成，是數百臺套的各類激光單元或組件的集成，并在空間排布成8路激光放大鏈，每路激光放大鏈終端輸出激光凈口徑φ230mm，具有兩種脈寬1ns、100ps，3種波長1.053μm、0.53μm、0.35μm的輸出能力，該裝置終端輸出能量達到6KJ/1ns/1.053μm。
關鍵技術
為全面達到神光II高功率激光實驗裝置最終要求的技術指標，采用了中國國產高性能元器件，獨立自主地解決了一系列科學技術難題，使神光II高功率激光實驗裝置項目實現了中國ICF激光驅動器發展史上質的重大跨越，使裝置實質性地跨入了當代國際最先進的高功率固體激光驅動器的行列，也成為中國由中國科學院和中國工程物理研究院高水平合作完成的大科學工程的典范。
技術創新點
高功率激光驅動器的科學技術水平最重要的是高激光質量、耐用性、穩定性、可靠性，以及驅動器激光運行輸出極高的重復精度。神光II高功率激光實驗裝置在研制過程中，獨立自主地解決了一系列技術難題，創新集成了15項單元新技術。主要包括：（1）創新設計并研制成功的無開關同軸雙程片狀主放大器，在國際上首次投入運行。（2）在同軸雙程主放中創新開拓的帶濾波孔小園屏技術，解決了主放大器輸出能力問題。（3）首創調Q型損耗調制單縱模激光振蕩器核心新技術，在神光II高功率激光實驗裝置運行中獲得國際同行矚目的高穩定輸出。（4）創新型高穩定性冷陰極閘流管控制的時空變換激光脈沖整形技術。（5）為解決激光靶精密瞄準問題獨立發明的基頻和三倍頻嚴格同軸的高精度ICF靶場模擬光技術。（6）解決高均勻度線聚焦的凸柱面透鏡列陣創新設計工作。（7）最新開拓的高激光破壞閾值介質膜平頂超高斯鋸齒軟邊光欄技術。（8）化學法制做有特色的高激光破壞閾值三倍頻晶體表面防潮增透膜技術。（9）高效快速自動準直技術，解決了激光裝置全系統高精度自動準直、瞄準的關鍵等。
應用情況
截至2004年，神光II高功率激光實驗裝置已經累計提供運行打靶2000多發次。開展了慣性約束聚變、X光激光等研究約20輪物理實驗。其中ICF直接驅動打靶，獲得單發4×109中子，是國際同類裝置獲中子產額的最好水平。開展的物理實驗為中國ICF研究做出了重大貢獻，標志著中國ICF實驗已經真正躍上了一個短波長、大功率激光打靶的新階段。
技術性對比
神光II高功率激光實驗裝置經過多年的關鍵技術攻關和技術創新集成，最終集成的神光II高功率激光實驗裝置總體技術水平已達到當前世界同類裝置前沿水平。主要表現在：（1）基頻單束激光運行輸出能量與美國OMEGA裝置相同口徑φ200mm單束運行能量750焦耳/ns相當。經過4年3000發次以上包括激光調試運行激光運行，神光II高功率激光實驗裝置全系統沒有一塊釹玻璃激光片受到嚴重的激光損傷。（2）激光輸出光束質量達到國際同類裝置同等技術參數水平。表征光束質量水平的可聚焦功率參數指標為：3.5倍衍射極限范圍內包含了70%的激光能量1ω0；8倍衍射極限范圍內包含95%的激光能量3ω0。神光II高功率激光實驗裝置與OMEGA裝置9倍衍射極限范圍內95%激光能量技術指標相當。經過多年的物理實驗、打靶運行，神光II高功率激光實驗裝置輸出激光的通量、等效可聚焦功率密度和時空信噪比都達到了國際先進水平。為物理實驗提供了高效的實驗平臺，確保了該項工作“十五”目標的超額完成。（3）標志激光驅動器設計和光束調控水平的激光光束近場填充因子達到約50%。計及光斑中心區黑區的影響，光束近場填充因子約60%，與日本Gekko-Ⅻ大型激光裝置59%的水平相當。尚低于美國OMEGA裝置75%的水平。（4）三倍頻激光輸出能力和穩定性是裝置基頻光束質量與三倍頻技術實力的綜合反映。神光II高功率激光實驗裝置三倍頻激光輸出以日常運行約60%的激光外轉換效率和高穩定輸出超過日本Gekko-Ⅻ漲落在30%—50%轉換效率的日常運行結果。與美國OMEGA裝置最高75%內轉換效率相近。（5）神光II高功率激光實驗裝置采用“選好基準，以動制動”的新技術路線，采用有特色的CCD并行圖像處理技術，用約30分鐘時間即可實現全系統光路自動準直高精度調整，有效提高了光路自動準直工作效率，總體技術水平高于日本用四象限二極管2個多小時才可實現的Gekko-Ⅻ光路自動準直調整過程。
社會與經濟效益
神光II高功率激光實驗裝置的研制不僅為下一代激光裝置提供科學技術經驗，而且帶動了中國材料科學（激光玻璃、激光晶體、非線性晶體）、精密光學加工與檢驗（λ/10高平面度、低粗糙度、大口徑光學元件研磨技術、金剛石車床飛刀切削大口徑KDP晶體技術）、介質膜和化學膜層技術、高質量大口徑氙燈工藝、精密機械和裝校工藝及高壓電能源系統、快速電子學、控制電子學、二元光學技術等相關學科或技術的跨越式發展。神光II高功率激光實驗裝置的建成并投入運行，標志著中國已具備研制高質量、更大型激光驅動器的綜合能力，并為中國的戰略能源、慣性約束聚變、X光激光和高能量密度物理等前沿基礎研究提供可靠的實驗手段，具有潛在的經濟效益和重大的社會效益。
所獲榮譽
參考資料
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神光II高功率激光實驗裝置研制.中國科學院.2025-09-21
神光Ⅱ高功率激光實驗裝置.神光Ⅱ高功率激光實驗裝置.2025-09-21
【中國“神光二號”再....新浪微博.2025-09-21