近日，中國科學院上海光學精密機械研究所“神光Ⅱ”升級（SGⅡU）高功率激光物理綜合實驗平臺上開展的快點火集成實驗取得進展, 相關成果以Enhanced energy coupling for indirect-drive fast-ignitionfusion targets 為題發表於《自然-物理》（Nature Physics）。該研究成果由中國工程物理研究院激光聚變研究中心、北京應用物理與計算數學研究所、中物院研究生院、國防科技大學、北京大學、深圳技術大學和中科院上海光機所聯合組成的激光聚變研究團隊共同完成，開展的間接驅動高增益激光聚變快點火實驗獲得了國際較高水平的內爆中子產額。
“神光Ⅱ”升級裝置作為我國首個支持激光慣性約束聚變（ICF）快點火研究的物理實驗平臺，經過近十年的技術攻關，於2016年進入試運行階段，2017年圓滿完成綜合性能驗收，進入正式運行。該裝置由八路萬焦耳級納秒激光束線和一路千焦耳級皮秒激光束線組成。納秒萬焦耳激光束具有脈衝任意整形、焦斑勻滑等全域精密調控能力。皮秒短脈衝激光束具有焦斑<25μm，聚焦功率密度>1019W/cm2，信噪比>108，脈寬在0.5~10ps範圍內任意可調的高功率密度輸出能力。
憑藉良好的輸出性能，“神光Ⅱ”升級裝置可實現高能量、高聚焦功率密度、高瞄靶精度、高同步精度、超短超強脈衝與大能量納秒脈衝組合打靶的實驗能力，滿足物理用戶複雜的實驗需求，目前廣泛服務於激光聚變快點火、新型驅動方案探索研究、實驗室天體物理、地球物理、材料物理、強激光驅動粒子束、激光醫學、高能量密度物理、等離子體物理等前沿基礎研究，並取得了一系列重要成果。
此次物理實驗是激光聚變研究團隊在“神光Ⅱ”升級裝置上創新性地採用間接驅動快點火方式對靶丸進行預壓縮，克服了傳統快點火用激光直接燒蝕靶丸的諸多缺陷，獲得的內爆中子產額增加了280倍，顯著提升了快點火的能量耦合效率。
圖1 SGⅡU的間接驅動快點火實驗原理示意圖
圖2 SGIIU上獲得的間接驅動快點火聚變中子增益
圖3 SGIIU靶球
圖4 SGIIU
來源：中國科學院上海光學精密機械研究所
