強流粒子束與激光研究室：傳承王淦昌精神 發展強激光事業

葛慧穎

“科學沒有國界，但科學家有自己的祖國。現在我的祖國正在遭受苦難，我要回到祖國去，為她服務！”

——王淦昌

在中國原子能科學研究院的中心花園里，一位科學巨匠——王淦昌先生的銅像靜靜地佇立。每當從銅像前經過，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研究院中，有一棟非常樸素低調的二層建筑，核物理研究所強流粒子束與激光研究室（以下簡稱“強流粒子束與激光研究室”）就位于這里。自1978年由王淦昌先生創建以來，歷經四十載風雨，研究室已經成為一個以開展氟化氪準分子激光驅動器技術、高功率激光等離子體物理、飛秒超快激光技術、激光核物理以及激光光譜技術等為主的激光綜合研究室，主要承擔國家863、國家973、國防預研及國家自然基金等項目，擁有自主研發的國內最大型氟化氪準分子激光裝置——“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的實驗設備，有一支勇于探索、攻堅克難的科研團隊，更重要的是，這里傳承著“以身許國”的王淦昌精神，經久不息……

歲月更迭，自強不息，激光事業蓬勃發展

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

1978年，王淦昌先生從九院調任二機部任副部長兼原子能所所長，根據國內外的發展情況，創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計及研發工作之中。后來，這18名志愿者被大家愛稱為“十八條槍”。

1981年，王乃彥小組設計建造的1MV、80GW強流脈沖相對論電子束加速器建成，并立即投入強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首創，在當時國際同類別加速器中也屬先進水平，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相互作用機制的情況下，王淦昌先生以敏銳的科學洞察力，否定了電子束作為聚變驅動器的可能，及時將研究方向轉向氟化氪激光聚變研究，將原有的強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”。“宇泰定者，發乎天光”，在探尋真理的道路上要堅守本心，方可顯現智慧之光，有所進展，有所突破。

經過研究室科研工作者的不斷努力，1990年，研究室建成國內第一臺百焦耳、電子束泵浦的氟化氪準分子激光器，標志著我國準分子激光研究步入了國際先進行列，研究室成為我國氟化氪準分子激光技術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年獲得國家科學技術進步三等獎。

2000年，“天光一號”激光系統實現6束穩定運行，激光輸出能量100J/23ns，靶上聚焦功率密度達到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空間非相干及像傳遞技術，靶上輻照均勻性優于2%，達到國際先進水平。

經過多年來的不斷調整、不斷優化，“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路角多路光學系統、高真空靶室、復合打靶系統及時間同步、診斷測量系統等。可開展激光慣性約束聚變物理、狀態方程、空間碎片模擬等多領域研究，在我國高能量密度物理及航天器防護領域發揮了重要作用。

2012年，研究室建成基于啁啾脈沖放大技術（ 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，經過聚焦后的靶面激光功率密度可以達到1.3×10¹⁸W/cm²。目前，科研人員們在10TW激光裝置上已經或正在開展激光束靶相互作用產生超熱電子、激光加速質子、激光核物理等國際前沿的科學研究及相關實驗。

四十載風雨兼程，強流粒子束與激光研究室孜孜以求、精進不休，始終立足于強激光技術的科技前沿，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成就指引下，肩負時代重任，不忘初心，繼續“十八條槍”的熱血事業。靜心沉潛，初心未改，科研工作跨步向前

經過40年的不斷積累、不斷發展，強流粒子束與激光研究室已成為面向激光領域基礎及應用基礎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、激光核物理、激光光譜技術等領域開展研究。

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（與物質相互作用能量耦合效率高）、光束均勻性好（有效減小不穩定性）的突出優點，通過高能量激光照射物質表面，產生高度高密度等離子體環境。由于等離子體膨脹及燒蝕物質的噴射，會產生持續的壓力，甚至形成沖擊波，可壓縮物質到更高密度，也可推動物質進行超高速運動，基于此種特性，研究室成員開展了材料高壓狀態方程與沖擊動力學特性、空間碎片模擬發射技術、激光直接驅動準等熵壓縮、高能量密度物理等研究。激光驅動的超高速飛片可模擬空間環境中的航天器碎片，開展碎片撞擊實驗，為航天器防護材料及防護結構研究提供實驗支持;利用天光裝置的高能量納秒激光產生高溫度高密度等離子體，可以開展等離子體環境下相關核反應研究。目前，研究人員已成功研制可見光側向陰影照相、成像型激光速度干涉儀等診斷系統。

飛秒超快激光技術方面，研究室于1998年建立了國內第一套基于氟化氪激光技術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，目前裝置正在進行升級工作，利用XPW技術對系統的脈沖時域對比度進行有效提升，將系統升級至15TW，有望開展新型超短高亮度太赫茲技術研究、高能量高次諧波研究、超短激光振蕩器等激光技術研究，為未來發展提供技術儲備。

激光核物理是一個全新的前沿交叉領域。目前，強流粒子束與激光研究室已經啟動了激光核物理實驗平臺關鍵技術研究，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研究等重大基礎科學前沿，滿足同核異能素新儲能方式、伽瑪驅動核嬗變等重大需求具有重要意義。

在激光光譜技術方面，強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，具有無損、快速識別不透明介質內部隱藏成分的優勢，研究團隊已建立了激光空間偏移拉曼光譜探測系統，并成功實現了6mm塑料內部樣品的檢測，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，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，經過優化改進，有望實現大氣顆粒物成分及含量的實時監測，同時，該項技術在核材料檢測方面也具有獨特優勢，相關研究工作正在開展。

精誠協作，團結進取，續寫激光事業新篇章

40年來，強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家為榜樣，弘揚“以身許國”的科研精神，在多項科研工作中取得重要成果，培養了一批基礎扎實、經驗豐富、具有高度責任心、富于協作精神的人才。

強流粒子束與激光研究室一方面重視發揮經驗豐富的老同志的業務優勢，另一方面注重青年科研人員的培養。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驗傳授給青年同志。言傳身教，耳濡目染。青年同志很快就進入了良好的科研狀態，許多青年同志已經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，獲評中國核工業集團公司“金牌青年突擊隊”稱號。

研究室共有三個課題組，組與組之間時常進行各種學術方面的交流與討論。當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;如果有同事生病住院，大家就自發輪流去探望照顧，帶去集體的溫暖……這樣的小事不勝枚舉，卻無不體現著研究室全體成員“心往一處擰，勁往一處使”的良好的團隊協作精神和強大的凝聚力。

強流粒子束與激光研究室成員們將立足“強軍興核”的使命重任，竭誠奉獻，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、嚴謹求實”的四〇一精神，銳意進取，砥礪前行，在振興強激光事業的道路上奮斗不止。

“云山蒼蒼，江水泱泱，先生之風，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，永遠熠熠閃耀。