SG-Ⅲ laser facility has successfully achieved 60 TW/180 kJ ultraviolet laser (351 nm) output
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摘要: 2015年9月15日，由中国工程物理研究院激光聚变研究中心承担研制的神光-Ⅲ主机装置成功完成了48束激光三倍频180 kJ/3 ns、峰值功率60 TW的输出测试实验，标志着神光-Ⅲ主机装置已全面建成并达到设计指标，成为现有输出能力世界排名第二、亚洲排名第一的惯性约束聚变激光驱动器。神光-Ⅲ主机装置可输出48束阵列化的大口径高功率脉冲激光（分为6个束组，每个束组为一个42的光束阵列），主要由前端、预放、主放、测量与光束控制、靶场、计算机集中控制等六大系统组成。神光-Ⅲ主机装置的研制，凝集了我国在光学、激光、脉冲功率、精密机械、快电子学、自动控制、化学清洗、超精密加工等多个学科领域的顶尖技术成就，堪称中国光学工程界的奇迹。神光-Ⅲ主机装置采用腔内四程放大+变口径90翻转U型反转器+助推三程放大的总体构型，在未使用大口径隔离组件的条件下，采用焦斑控制、精密准直、锥管镜面空间滤波及杂散光管理等技术措施，实现了基频光十万倍增益、10 kJ量级输出状态下的自激振荡抑制与反激光规避，在系统具备50%以上透过率的前提下确保了装置的运行安全，大大提高了装置的性价比。神光-Ⅲ主机装置的建设过程中攻克了高精度种子光源、高品质激光束的预放大、精密同步、辐射定标损伤检测、全光路精密波前校正、甚多束光路自动准直、自动化靶瞄准定位、计算机集中控制、高效谐波转换、一搁准精密安装、超精密光学加工、缺陷控制损伤阈值提升等多项光学工程技术难关，确保了装置具备优秀的技术指标性能。神光-Ⅲ主机装置打破了激光系统串行调试的规律，基于基准体系技术，通过不同束组间的错级并行，实现总体集成工作的满负荷运转，确保了装置建设的总体进度和集成效率。装置从第一个光机模块进场到基本完成集成调试，用时仅四年半，创造了又一个中国速度。在工程建设过程中以自主研发的传输放大动力学设计软件、激光泵浦动力学软件、杂散光树叉追迹软件等为基础，融合了部分光学设计商用软件，构建了覆盖光学、结构、电气、控制等多个学科的高功率激光装置数字化设计平台，基本实现了装置设计的全面数字化。工程建设过程中形成的质量、安全、进度控制体系保证了工程顺利进行。神光-Ⅲ主机装置的全面建成，标志着我国在大型激光驱动器方面的总体设计、总体集成、精密装校、加工制造、光学检测、关键技术等核心能力实现了体系化发展与成熟，面向更大规模的激光驱动器研制的光学工程体系已基本形成。Abstract: The SG-Ⅲ laser facility has successfully demonstrated its capability to deliver 60 TW/180 kJ ultraviolet laser (351 nm) onto the target, which establishes it the worlds second and Asias largest laser driver for inertial confinement fusion (ICF) research. On one hand, the construction of the SG-Ⅲ laser facility systematically advances and maturates a series of core capabilities of domestic high power laser field, such as integrated design, integrated installing, fine assembling and calibration, manufacture, optics diagnostics, key technologies, and so on. On the other hand, it represents that we have already developed an optical engineering system for future larger ICF laser driver research and construction.
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