強(qiáng)流粒子束與激光研究室：傳承王淦昌精神 發(fā)展強(qiáng)激光事業(yè)

葛慧穎

“科學(xué)沒有國界，但科學(xué)家有自己的祖國?，F(xiàn)在我的祖國正在遭受苦難，我要回到祖國去，為她服務(wù)！”

——王淦昌

在中國原子能科學(xué)研究院的中心花園里，一位科學(xué)巨匠——王淦昌先生的銅像靜靜地佇立。每當(dāng)從銅像前經(jīng)過，王淦昌先生那句斬釘截鐵的“我愿以身許國”都仿佛響徹耳畔，無時無刻鞭策著每一位核物理人“心有大我、至誠報國”。

在北京的中國原子能科學(xué)研究院中，有一棟非常樸素低調(diào)的二層建筑，核物理研究所強(qiáng)流粒子束與激光研究室（以下簡稱“強(qiáng)流粒子束與激光研究室”）就位于這里。自1978年由王淦昌先生創(chuàng)建以來，歷經(jīng)四十載風(fēng)雨，研究室已經(jīng)成為一個以開展氟化氪準(zhǔn)分子激光驅(qū)動器技術(shù)、高功率激光等離子體物理、飛秒超快激光技術(shù)、激光核物理以及激光光譜技術(shù)等為主的激光綜合研究室，主要承擔(dān)國家863、國家973、國防預(yù)研及國家自然基金等項目，擁有自主研發(fā)的國內(nèi)最大型氟化氪準(zhǔn)分子激光裝置——“天光一號”和10TW超快激光裝置。

在這里，有良好的科研氛圍和先進(jìn)的實驗設(shè)備，有一支勇于探索、攻堅克難的科研團(tuán)隊，更重要的是，這里傳承著“以身許國”的王淦昌精神，經(jīng)久不息……

歲月更迭，自強(qiáng)不息，激光事業(yè)蓬勃發(fā)展

20世紀(jì)人類步入了原子能時代，對于組成物質(zhì)的原子及其核結(jié)構(gòu)的認(rèn)識有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。1964年，世界上第一臺激光器問世不久，王淦昌先生便以科學(xué)家的遠(yuǎn)見卓識寫下了《利用大能量大功率的光激射器（即激光）產(chǎn)生中子的建議》，在我國最早提出了激光聚變的概念，而這一設(shè)想，正是當(dāng)代國際物理學(xué)界深入研究的慣性約束聚變科學(xué)概念的雛形。

1978年，王淦昌先生從九院調(diào)任二機(jī)部任副部長兼原子能所所長，根據(jù)國內(nèi)外的發(fā)展情況，創(chuàng)造性地提出了在原子能研究所開展核聚變研究的建議，并具體地提出電子束慣性約束核聚變的研究方向。在他的提議下，以王乃彥院士為首的18名志愿者組成了電子束慣性約束聚變研究小組，也就是強(qiáng)流粒子束與激光研究室的前身。雖然面對的是一個嶄新的、陌生的領(lǐng)域，但是這些老一輩科研工作者們沒有絲毫猶豫，立即投入到加速器的物理設(shè)計及研發(fā)工作之中。后來，這18名志愿者被大家愛稱為“十八條槍”。

1981年，王乃彥小組設(shè)計建造的1MV、80GW強(qiáng)流脈沖相對論電子束加速器建成，并立即投入強(qiáng)流電子束與靶相互作用的實驗研究中。這臺加速器不僅是國內(nèi)首創(chuàng)，在當(dāng)時國際同類別加速器中也屬先進(jìn)水平，為電子束慣性約束聚變和后期開展的電子束泵浦氟化氪激光慣性約束聚變研究提供了有力的工具。

1985年，在基本明確電子束與靶物質(zhì)相互作用機(jī)制的情況下，王淦昌先生以敏銳的科學(xué)洞察力，否定了電子束作為聚變驅(qū)動器的可能，及時將研究方向轉(zhuǎn)向氟化氪激光聚變研究，將原有的強(qiáng)流電子加速器改建成電子束泵浦的氟化氪激光器，并親自命名為“天光”?！坝钐┒ㄕ?，發(fā)乎天光”，在探尋真理的道路上要堅守本心，方可顯現(xiàn)智慧之光，有所進(jìn)展，有所突破。

經(jīng)過研究室科研工作者的不斷努力，1990年，研究室建成國內(nèi)第一臺百焦耳、電子束泵浦的氟化氪準(zhǔn)分子激光器，標(biāo)志著我國準(zhǔn)分子激光研究步入了國際先進(jìn)行列，研究室成為我國氟化氪準(zhǔn)分子激光技術(shù)以及氟化氪激光慣性約束聚變研究的一個重要研究基地，并于1993年獲得國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎。

2000年，“天光一號”激光系統(tǒng)實現(xiàn)6束穩(wěn)定運行，激光輸出能量100J/23ns，靶上聚焦功率密度達(dá)到10¹²—10¹³W/cm²，于2002年獲得國防科技一等獎。

2004年，“天光一號”激光裝置采用無階梯誘導(dǎo)空間非相干及像傳遞技術(shù)，靶上輻照均勻性優(yōu)于2%，達(dá)到國際先進(jìn)水平。

經(jīng)過多年來的不斷調(diào)整、不斷優(yōu)化，“天光一號”激光裝置已成為激光物理綜合實驗平臺，裝置主要包括：氟化氪激光前端、一級放電泵浦激光放大器、兩級電子束激光放大器、6路角多路光學(xué)系統(tǒng)、高真空靶室、復(fù)合打靶系統(tǒng)及時間同步、診斷測量系統(tǒng)等?？砷_展激光慣性約束聚變物理、狀態(tài)方程、空間碎片模擬等多領(lǐng)域研究，在我國高能量密度物理及航天器防護(hù)領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。

2012年，研究室建成基于啁啾脈沖放大技術(shù)（ CPA）的10TW超快激光裝置并通過驗收，裝置可輸出能量為300mJ、脈沖寬度為40fs的脈沖激光光束，經(jīng)過聚焦后的靶面激光功率密度可以達(dá)到1.3×10¹⁸W/cm²。目前，科研人員們在10TW激光裝置上已經(jīng)或正在開展激光束靶相互作用產(chǎn)生超熱電子、激光加速質(zhì)子、激光核物理等國際前沿的科學(xué)研究及相關(guān)實驗。

四十載風(fēng)雨兼程，強(qiáng)流粒子束與激光研究室孜孜以求、精進(jìn)不休，始終立足于強(qiáng)激光技術(shù)的科技前沿，在王淦昌、王乃彥等老一輩科研工作者的巨大精神財富和科學(xué)成就指引下，肩負(fù)時代重任，不忘初心，繼續(xù)“十八條槍”的熱血事業(yè)。靜心沉潛，初心未改，科研工作跨步向前

經(jīng)過40年的不斷積累、不斷發(fā)展，強(qiáng)流粒子束與激光研究室已成為面向激光領(lǐng)域基礎(chǔ)及應(yīng)用基礎(chǔ)研究前沿的綜合性研究室，重點圍繞氟化氪激光及高能量密度物理、飛秒超快激光技術(shù)、激光核物理、激光光譜技術(shù)等領(lǐng)域開展研究。

氟化氪激光及高能量密度物理方面，依托“天光一號”裝置，充分利用氟化氪激光波長短（與物質(zhì)相互作用能量耦合效率高）、光束均勻性好（有效減小不穩(wěn)定性）的突出優(yōu)點，通過高能量激光照射物質(zhì)表面，產(chǎn)生高度高密度等離子體環(huán)境。由于等離子體膨脹及燒蝕物質(zhì)的噴射，會產(chǎn)生持續(xù)的壓力，甚至形成沖擊波，可壓縮物質(zhì)到更高密度，也可推動物質(zhì)進(jìn)行超高速運動，基于此種特性，研究室成員開展了材料高壓狀態(tài)方程與沖擊動力學(xué)特性、空間碎片模擬發(fā)射技術(shù)、激光直接驅(qū)動準(zhǔn)等熵壓縮、高能量密度物理等研究。激光驅(qū)動的超高速飛片可模擬空間環(huán)境中的航天器碎片，開展碎片撞擊實驗，為航天器防護(hù)材料及防護(hù)結(jié)構(gòu)研究提供實驗支持;利用天光裝置的高能量納秒激光產(chǎn)生高溫度高密度等離子體，可以開展等離子體環(huán)境下相關(guān)核反應(yīng)研究。目前，研究人員已成功研制可見光側(cè)向陰影照相、成像型激光速度干涉儀等診斷系統(tǒng)。

飛秒超快激光技術(shù)方面，研究室于1998年建立了國內(nèi)第一套基于氟化氪激光技術(shù)的紫外超快激光裝置，開展了紫外超快激光放大和激光靶物理等多項研究工作;基于啁啾脈沖放大技術(shù)的鈦寶石紅外超快激光裝置，開展了激光等離子體相互作用加速粒子等一系列實驗研究，目前裝置正在進(jìn)行升級工作，利用XPW技術(shù)對系統(tǒng)的脈沖時域?qū)Ρ榷冗M(jìn)行有效提升，將系統(tǒng)升級至15TW，有望開展新型超短高亮度太赫茲技術(shù)研究、高能量高次諧波研究、超短激光振蕩器等激光技術(shù)研究，為未來發(fā)展提供技術(shù)儲備。

激光核物理是一個全新的前沿交叉領(lǐng)域。目前，強(qiáng)流粒子束與激光研究室已經(jīng)啟動了激光核物理實驗平臺關(guān)鍵技術(shù)研究，該裝置對于開展鐵以上重元素的天體合成、奇特原子核基本性質(zhì)研究等重大基礎(chǔ)科學(xué)前沿，滿足同核異能素新儲能方式、伽瑪驅(qū)動核嬗變等重大需求具有重要意義。

在激光光譜技術(shù)方面，強(qiáng)流粒子束與激光研究室開展了激光空間偏移拉曼光譜研究、激光熒光光譜研究以及激光等離子體光譜研究。激光空間偏移拉曼光譜作為新型拉曼光譜技術(shù)，具有無損、快速識別不透明介質(zhì)內(nèi)部隱藏成分的優(yōu)勢，研究團(tuán)隊已建立了激光空間偏移拉曼光譜探測系統(tǒng)，并成功實現(xiàn)了6mm塑料內(nèi)部樣品的檢測，有望在違禁品爆炸物檢測、生物活體診斷、腫瘤識別、藥品檢測等方面開展一系列應(yīng)用研究。針對目前亟待解決的霧霾問題，研究室成員利用激光等離子體光譜技術(shù)，建立了激光等離子體光譜實時分析氣溶膠顆粒物成分的演示裝置，經(jīng)過優(yōu)化改進(jìn)，有望實現(xiàn)大氣顆粒物成分及含量的實時監(jiān)測，同時，該項技術(shù)在核材料檢測方面也具有獨特優(yōu)勢，相關(guān)研究工作正在開展。

精誠協(xié)作，團(tuán)結(jié)進(jìn)取，續(xù)寫激光事業(yè)新篇章

40年來，強(qiáng)流粒子束與激光研究室的研究人員始終以王淦昌、王乃彥等老一輩科學(xué)家為榜樣，弘揚(yáng)“以身許國”的科研精神，在多項科研工作中取得重要成果，培養(yǎng)了一批基礎(chǔ)扎實、經(jīng)驗豐富、具有高度責(zé)任心、富于協(xié)作精神的人才。

強(qiáng)流粒子束與激光研究室一方面重視發(fā)揮經(jīng)驗豐富的老同志的業(yè)務(wù)優(yōu)勢，另一方面注重青年科研人員的培養(yǎng)。通過“傳幫帶”，老同志們總是毫無保留地將自己的知識和寶貴的經(jīng)驗傳授給青年同志。言傳身教，耳濡目染。青年同志很快就進(jìn)入了良好的科研狀態(tài)，許多青年同志已經(jīng)逐漸成為了研究室的骨干力量，在多項重要科研項目中承擔(dān)著重要工作。2018年，研究室的青年同志通過不斷攻堅克難，解決了“天光一號”激光裝置性能問題，保障科研工作的順利完成，獲評中國核工業(yè)集團(tuán)公司“金牌青年突擊隊”稱號。

研究室共有三個課題組，組與組之間時常進(jìn)行各種學(xué)術(shù)方面的交流與討論。當(dāng)有同事在工作中遇到困難時，常常在室例會上與大家交流討論、共同出謀劃策，通過這種群策群力的方式，解決了很多科研難題。在生活上，研究室如同一個大家庭，成員們同甘苦、共患難。如果有同事在生活上遇到了困難，大家會伸出雙手去幫他渡過難關(guān);如果有同事生病住院，大家就自發(fā)輪流去探望照顧，帶去集體的溫暖……這樣的小事不勝枚舉，卻無不體現(xiàn)著研究室全體成員“心往一處擰，勁往一處使”的良好的團(tuán)隊協(xié)作精神和強(qiáng)大的凝聚力。

強(qiáng)流粒子束與激光研究室成員們將立足“強(qiáng)軍興核”的使命重任，竭誠奉獻(xiàn)，攻堅克難，繼承王淦昌先生的精神和意志，秉承“以身許國、敢為人先、嚴(yán)謹(jǐn)求實”的四〇一精神，銳意進(jìn)取，砥礪前行，在振興強(qiáng)激光事業(yè)的道路上奮斗不止。

“云山蒼蒼，江水泱泱，先生之風(fēng)，山高水長。”王淦昌先生的銅像靜靜地佇立著。先生目光炯炯，眼神深邃。那智慧的光芒穿越時空，照亮了后繼者們上下求索的道路。

鍥而不舍，馳而不息。因為，他們始終牢記，王淦昌先生等老一輩科學(xué)家來時的路，以及要去的方向;他們始終銘記，夜空中那顆名叫“王淦昌”的星，在時間與空間的無垠維度里，永遠(yuǎn)熠熠閃耀。