近日，国家天文台研究团队在上海神光二号升级装置上研制了首套任意反射面速度干涉仪（VISAR：Velocity Interferometry System for Any Reflector）与光学高温计（SOP：Streak Optical Pyrometer）诊断系统，成功观测到激光聚变实验中的多激波的产生和相互作用过程，为实现聚变点火迈出了重要的一步。该成果在国际期刊《High Power Laser Science and Engineering》（2024, HPLSE, 12(1): 010000e6）发表。
任意反射面速度干涉仪（VISAR, Velocity Interferometry System for Any Reflector）是基于多普勒频移和光学干涉技术将速度信息转化为干涉条纹信息，通过求解条纹的相位移动信息进而得到反射面的速度演化历史；光学高温计（SOP, Streak Optical Pyrometer）是基于普朗克黑体辐射的假设，将压缩材料的自发光强度转变为普朗克黑体辐射的亮温，通过测量信号强度反推出目标辐射温度。该诊断系统在激光聚变物理，材料科学和实验室天体物理研究中发挥着重要作用。
双锥对撞点火是张杰院士在2020年提出的一种新型点火方案，该方案有望借助更少的激光能量实现聚变点火。如何在实验中控制燃料温升并获得最大压缩密度是制约点火成功的重要因素，多激波压缩方案有望通过调控激波数量和强度解决这一难题，因此聚变实验中精确测量多激波的时序、速度、温度等参数至关重要。国家天文台天体丰度与星系演化研究团组的袁大伟等人在上海神光二号升级装置上搭建了一套紧凑型的线成像型VISAR和SOP系统，该系统具备高时空分辨本领（优于7 μｍ和100 ps）和速度分辨本领（取决于标准具参数）。在双锥对撞点火方案的验证实验中，利用该诊断系统成功测量到了多激波产生和追赶过程，同时给出激波的速度、数量以及温度等信息。研究表明通过调节加载激光参数可以精确调控压缩激波的数量和强度，使燃料压缩过程逼近等熵压缩曲线，这对实现聚变点火具有重要意义。
国家天文台副研究员袁大伟为论文第一作者，国家天文台赵刚院士和上海交通大学张杰院士为论文通讯作者。该研究成果被High Power Laser Science and Engineering评为本期的“亮点工作”（Researching | HPL Highlights）。
此项研究得到中国科学院先导A专项、中国科学院青年交叉团队、国家自然科学基金、国家重点研发计划和青促会等项目的资助。主要合作单位包括中国科学院物理研究所，上海交通大学、北京师范大学。
论文链接：https://doi.org/10.1017/hpl.2023.90
利用VISAR和SOP系统针对平面靶内多激波序列的产生和追赶过程 （a）VISAR和SOP系统的示意图，（b）VISAR 测量获得三激波形成的数据，（c）SOP测量获得三激波对应的辐射温度.
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