2020年第一季度，上海光機所高功率激光物理聯(lián)合實驗室與上海激光等離子體研究所、歐盟極端光學(xué)基礎(chǔ)設(shè)置阿秒光脈沖源研究所（ELI-ALPS）兩家研究團隊開展合作，分別在“神光II”5PW裝置上進(jìn)行了兩輪飛秒拍瓦激光與大能量納秒激光組合打靶物理實驗，激光條件滿足物理實驗要求，物理結(jié)果達(dá)到預(yù)期實驗效果，裝置運行能力得到了中外研究團隊的高度認(rèn)可。

實驗準(zhǔn)備期間，“神光II”裝置與“神光II” 5PW裝置經(jīng)升級改造后，具備百焦耳級納秒二倍頻長脈沖激光與拍瓦級飛秒短脈沖激光共同打靶能力，可實現(xiàn)納秒激光與飛秒激光的精密同步測量與控制，并具備長短脈沖任意延遲可調(diào)功能，提供了一種飛秒+納秒組合打靶的裝置運行新模式，為物理用戶提供更多功能的多樣化物理實驗條件。

物理實驗期間，激光裝置運行輸出穩(wěn)定，納秒二倍頻激光到靶能量200 J，脈寬1 ns，X光針孔相機實測焦斑小于200μm，飛秒拍瓦激光到靶能量30 J，脈寬30 fs，X光針孔相機實測焦斑小于20μm。ELI-ALPS研究團隊開展了相對論飛秒激光探針診斷納秒激光修型的等離子體演化實驗研究，大能量激光發(fā)次共計35發(fā)，實驗于1月2日開始，1月16日圓滿完成；上海激光等離子體研究所研究團隊開展了強激光驅(qū)動質(zhì)子束流的品質(zhì)優(yōu)化實驗研究，大能量激光發(fā)次共計32發(fā)，實驗于2月24日開始，3月16日圓滿完成。合作研究團隊進(jìn)行多項質(zhì)子束源優(yōu)化方案探索，獲得比以往同驅(qū)動能力條件下更高能量、更強束流強度的高品質(zhì)質(zhì)子束探針源。

高功率激光物理聯(lián)合實驗室激光團隊堅守崗位，克服新冠肺炎疫情防控困難，與物理實驗用戶團隊一起，以飽滿的精神狀態(tài)高質(zhì)量完成實驗打靶任務(wù)，運行成功率達(dá)95%以上，最高質(zhì)子能量超過23.3 MeV。

“神光II ”5PW裝置自2014年開始研制，2017年實現(xiàn)拍瓦級打靶輸出，正式提供物理實驗運行。通過不斷提升脈沖峰值功率、聚焦功率密度、脈沖信噪比等激光輸出性能、擴展多樣化打靶功能，激光裝置運行能力與物理參數(shù)診斷能力得到了國內(nèi)外用戶和專家的一致認(rèn)可。

圖1 SG-II 5PW裝置發(fā)展重大節(jié)點及物理實驗團隊合影。

圖2 SG-II 5PW裝置激光聚焦打靶性能。

(a) 飛秒X光針孔相機焦斑；(b) 飛秒納秒非重合X光針孔相機焦斑；(c) 飛秒納秒重合X光針孔相機焦斑。