激光原理及应用激光核聚变
激光的发明与应用
激光的发明与应用激光是在1960年正式问世的。
但是，激光的历史却已有100多年。
确切地说，远在1893年，波尔多中学物理教师布卢什就已经指出，两面靠近和平行镜子之间反射的黄钠光线随着两面镜子之间距离的变化而变化。
他虽然不能解释这一点，但为未来发明激光发现了一个极为重要的现象。
1917年爱因斯坦提出“受激辐射”的概念，奠定了激光的理论基础。
1958年美国科学家肖洛和汤斯发现了一种奇怪的现象：当他们将闪光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时，晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光：由此他们提出了“激光原理”，受激辐射可以得到一种单色性、亮度又很高的新型光源。
1958年，贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了关于激光器的经典论文，奠定了激光发展的基础。
1960年，美国人梅曼发明了世界上第一台红宝石激光器。
梅曼利用红宝石晶体做发光材料，用发光度很高的脉冲氙灯做激发光源，获得了人类有史以来的第一束激光。
1965年，第一台可产生大功率激光的器件——二氧化碳激光器诞生。
1967年，第一台X射线激光器研制成功。
1997年，美国麻省理工学院的研究人员研制出第一台原子激光器。
激光的出现带动了多学科的发展，如量子光学、量子电子学、激光光谱学、非线性光学、集成光学、海洋光学等等。
这里我们只列举一些与日常生活相关的激光应用科学的发展。
激光光盘制作技术1877年世界上第一台留声机在爱迪生的手上诞生了!它是声像技术发展的开端。
而1972年荷兰菲利浦公司研制出用激光器录音的彩色电视录像盘。
这就是现代激光光盘的诞生!激光光盘的诞生，激光在音响设备上的应用，是音响上的一次革命。
人们利用激光，以“光针”代替钢针、宝石针，制成激光唱片。
激光唱片不仅能够录音，而且能够录像。
激光唱片用来记录、存储声音和图像，可以说，这是声像技术上的一次革命，一个伟大的创举。
1983年，美国和日本分别研制成崭新的数字录音唱片。
这种唱片完全摆脱了传统唱片的制作和重播方式，为唱片开辟了一个全新的境界。
激光原理及应用---激光核聚变
激光原理及应用---激光核聚变激光核聚变激光核聚变（laser nuclear fusion）是以高功率激光作为驱动器的惯性约束核聚变。
在探索实现受控热核聚变反应过程中，随着激光技术的发展，1963年苏联科学家N.巴索夫和1964年中国科学家王淦昌分别独立提出了用激光照射在聚变燃料靶上实现受控热核聚变反应的构想，开辟了实现受控热核聚变反应的新途径激光核聚变。
激光核聚变要把直径为1毫米的聚变燃料小球均匀加热到1亿度，激光器的能量就必须大于1亿焦，这在技术上是很难做到的。
直到1972年美国科学家J.纳科尔斯等人提出了向心爆聚原理以后，激光核聚变才成为受控热核聚变研究中与磁约束聚变平行发展的研究途径。
1、基本原理激光核聚变中的靶丸是球对称的。
球的中心区域（半径约为3毫米）充有低密度（≤1克/厘米3）的氘、氚气体。
球壳由烧蚀层和燃料层组成：烧蚀层的厚度为200—300微米，材料是二氧化硅等低Z（原子序数）材料；燃料层的厚度约300微米，材料是液态氘、氚，其质量约5毫克。
有的靶丸的中心区域是真空，球壳由含有氘、氚元素的塑料组成。
有的靶丸则用固体氘、氚燃料，球壳由玻璃组成。
当激光对称照射在靶丸表面上时，烧蚀层表面材料便蒸发和电离，在靶丸周围形成等离子体。
激光束的部分能量在临界密度层处（该处的等离子体频率与入射的激光频率相等）被反射掉，另一部分能量则被等离子体吸收并加热等离子体。
等离子体的热量通过热传导穿过临界密度层向烧蚀层内传递，烧蚀层材料蒸发并向四周飞散产生反作用力（类似火箭推进原理），将靶丸球壳向靶心压缩（爆聚）产生传播的球形激波，使靶丸内氘、氚燃料的密度和温度增加，这种效应称为向心爆聚。
如果激光脉冲的波形选得合适，则向心传播的球形激波可会聚到靶丸球心区域，使球心区域一部分氘、氚燃料优先加热，形成热斑。
当热斑中的温度高到足以产生聚变反应时，则释放出的聚变能量就可驱动通过靶丸径向向外传播的超声热核爆炸波，并在靶丸物质移动之前就能将燃料层的聚变燃料加热并产生聚变反应，最后将烧蚀层毁掉。
激光聚变
激光核聚变激光核聚变，是利用超强激光束压缩燃料靶丸，使之达到“点火”条件从而引发的核聚变，是人类实现可控热核聚变的重要方式。
由于该核聚变过程需要1亿度以上的极高温和1千亿倍大气压的极高压条件才能触发，能否成功“点火”是关键和难点所在，科学家们至今尚未攻克。
目前的美国的国家点火装置NIF，尽管其在2014年初宣布实验中释放的能量首次超过燃料吸收能量，但“点火”仍未能实现。
中国的卓红斌团队提出了一种高能电子束定向准直理论，并构建了新物理方案，简单说分“两步走”，即先用单束长脉冲激光打到靶背面，在靶背面形成一个由等离子体构成的内嵌环形磁场；约0.4纳秒后，在靶正面辐照一束短脉冲激光，当由短脉冲激光产生的高能电子束向背面传输时，笼罩在外的环向磁场构成一具“透镜”，对电子束运动方向进行约束，使得发散角降低，从而实现发散电子束的有效聚焦。
惯性约束核聚变是一种产生核聚变能量的方法，其操作原理是利用高功率激光束辐照氘氚等热核燃料组成的微型靶丸，在极短时间里靶丸表面会发生电离和消融而形成包围靶芯的高温等离子体。
等离子体膨胀向外爆炸的反作用力会产生极大的向心聚爆压力，在压力的作用下，氘氚等离子体被压缩到极高的密度和温度，引起氘氚燃料的核聚变反应。
一直以来，人们希望能通过惯性约束核聚变产生既干净又经济的能量，但是技术限制等因素让相关工作面临许多困难。
其中，美国劳伦斯·利弗摩尔国家实验室教授Omar Hurricane及其科研团成功克服了障碍，实现了总增益超过初始功率的实验。
他们使用192支激光，替一颗燃料芯块进行加热和压缩至核聚变反应发生。
据悉，NIF可以把200万焦耳的紫外线能量，通过192条激光束聚焦到一个2毫米大的冷冻氢气球上，从而产生1亿摄氏度的高温和约为地球大气压1000亿倍的高压，类似恒星和巨大行星的内核以及核爆炸时产生的温度和压力。
在此基础上，科学家可进行此前在地球上无法进行的许多试验。
首先，研究人员沿反应室四周搅动熔铅，创造出中间有空隙的涡流；在空隙中，他们点燃聚变燃料“紧凑环形线圈”。
激光原理及在生活中的应用
激光原理及在生活中的应用激光的英文名是laster，是”Light amplification by stimulated emission of radiation”的缩写，意为“受激辐射式光频放大”。
激光的三个基本组成为：泵浦源.谐振腔.增益媒质，世界上第一台激光器是美国科学家梅曼于1960年研制成功的。
激光是通过原子受激辐射发光和共振放大形成的。
原子具有一些不连续分布的能电子，这些能电子在最靠原子核的轨道上转动时稳定的，这时原子所处的能级为基态。
当有外界能量传入，则电子运行轨道半径扩大，原子内能增加，被激发到能量更高能级，这时称之为激发态或高能态。
被激发到高能态的原子是不稳定的，总是力图回到低能级去，原子从高能级到低能级的过程成为跃迁。
原子在跃迁时其能量差以光的形式辐射出来，这就是原子发光，又称荧光。
如果在原子跃迁时受到外来光子的诱发，原子就会发射一个与入射光子的频率.相位.传播方向.偏振方向完全相同的光子，这就是受激辐射的光。
原子被激发到高能级后会很快跃迁回低能级，它停在高能级的时间称为原子在该能级的平均寿命。
原子在外来能量的激发下，使处在高能级的原子数大于低能级的原子数，这种状态称为粒子数反转。
这是，在外来光子的刺激下产生受激辐射发光，这些光子光学谐振腔的作用产生放大，受激辐射越来越强，光束密度不断增大，形成了激光。
激光与其他光相比，具有以下的特点：高亮度，高方向性，高单色性和高干涉性。
这些特点使激光得到了广泛的应用，激光在材料加工中的应用就是其应用的一个重要领域。
由于这四大特性，因此，就给激光加工带来了如下传统加工所不具备的优势，由于是无接触加工，并且激光束的能量及移动速度均可调，因此可以实现多种加工。
还可用来加工多种金属.非金属，特别是可以加工高硬度.高脆性及高熔点的材料。
激光加工过程中无刀具磨损，无切削力作用于工件，加工的工件热影响区小，工件热变形小，后续加工量小。
激光可通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工。
超强激光在物理实验中的应用
超强激光在物理实验中的应用超强激光是一种光强度极高的激光束，由于其超强的光强度和高可调性，使用超强激光装置进行物理实验已经成为当前物理研究中的热点和难点。
本文将从激光的基本原理、物理实验领域中超强激光的应用等方面阐述超强激光在物理实验中的应用，希望能为物理学爱好者对该领域有更深入的了解。
1.激光的基本原理激光是由物理激发的粒子(如电子、原子)释放能量时产生的强聚集光束。
激光产生的过程可以用三个阶段来描述：激发、自发辐射和受激辐射。
（1）激发阶段：在原子或分子中注入外部能量，使其激发至高能态。
（2）自发辐射阶段：由于外部注入的激发能量，物质原子或分子在它们的基态下有一定的概率自发地向低能态跃迁并释放能量，产生粒子的自发辐射。
（3）受激辐射阶段：当物质原子或分子中自发地释放一个能量的粒子与其他被激发的原子或分子相遇时，被激发原子或分子中同样能量的粒子也会被释放，并两者之间会自发地发生相互作用。
产生的这种同样能量、同样方向和相位的粒子集合成了一个与与自发辐射不同的、相干的光束，这就是激光。
2. 超强激光在物理实验领域的应用超强激光的光强度很高，比较适合一些刻画微观粒子的物理实验，如医学检测、材料加工等领域中清晰的成像和精细的加工都是这种激光的特点。
具体地说，超强激光在凝聚态物理、高能物理、核物理、等离子体物理、粒子加速器物理、化学动力学、分子和材料物理等领域都有广泛的应用。
超强激光技术的引入，使得凝聚态物理领域突飞猛进。
超强激光可以产生超短脉冲，可以通过研究光子-物质相互作用来发掘新的材料物理和化学性质，如超快动力学，光学计算机等。
（2）高能物理超强激光光子，由于其高能量、高频率特性，可以产生高能电子或高能离子束，在应用中可加速粒子以近光速，从而产生高能粒子束或偏振粒子，以研究物质的结构与性质。
（3）核物理超强激光设备进行核聚变实验是一种新的思路。
当激光达到极高的光强度时，可以产生极高的电场和磁场，这些电场和磁场可以用来控制离子束，从而引起离子与靶原子产生核反应，进而产生中子或目标原子核的反应。
激光原理与技术--第十章--激光在科学技术前沿问题中的应用
目前，该实验站已经开始科学实验，测量精度超过比利时 鲁汶大学同类型实验站。
脉冲强磁场实验装置拥有多学科前沿基础研究必需的实 验测量系统和技术支撑系统，能够满足我国前沿科学研究 对于脉冲强磁场极端实验条件的需要。
实验装置建成后，将成为面向国内外开放的公共实验平 台，并成为与美国、法国、德国脉冲强磁场实验室并列的 世界四大强磁场科学研究中心之一。
这是非常复杂的物理过程，通过多台高功率激光束几乎
同时对位于中心的核材料进行照射，通过激光的光压力使 得核材料满足劳森条件。经 过 10余年实际制造，美国的 “国家点火装置”(包括192束激光）在2009年投入试验， 下图为其外壳：
2021
7
5.黑洞靶（或称炮球靶）的引用
在激光向心压缩技术中重要的问题是如何使驱动能量 最有效地被吸收和产生最大压缩。所以有人提出，利用相 似于黑洞的原理来提高入射光能的利用率。原理图
的手，把它们拉到一起，从而放出巨大的能量。
在太阳上由于引力巨大，可以把粒子压缩到核力作用
的范围，氢的剧变可以自然而然地发生，但在地球自然条
件下无法实现自发的持续核聚变。但如果粒子的动能非常
大，足以克服静电排斥力，那么我们就可以人工实现核聚
变。要达到如此大的动能，需要把温度升高到上亿摄氏度，
所以剧变反应又叫“热核反应”，这个温度也叫“点火温
度”。
2021
2
2.劳森条件
引发核聚变是需要供给能量使燃料达到其点火温 度。但要建成一个有实用价值的反应器，就必须使热 核反应放出的能量至少要和加热燃料所用的能量相等。 这就得需要燃料能够充分反应。为了达到这一目的， 就必须增加核燃料的密度，同时，由于等离子体极不 稳定，所以还必须设法延长等离子体存在的时间。燃 料核的密度越大，它们之间碰撞的机会越多，反应也 就越充分。在一定燃料核密度下，稳定时间越长，反 应也越充分。反应越充分，释放的能量的密度也就越 多。计算表明要使热核反应器成为一个自行维持反应 的系统的条件是 n(离子数密度)×τ(稳定时间) ≥ 常数 —— 这一条件称为劳森判据。
激光的技术原理和主要应用
激光的技术原理和主要应用技术原理激光（Laser）是一种特殊的光，具有高度的单色性、方向性和相干性。
激光产生的原理主要包括受激辐射、辐射增益和光的干涉三个基本过程。
1.受激辐射：受激辐射是激光产生的关键过程。
当一个外界入射光子与原子的激发态发生碰撞时，可以引起原子从激发态跃迁回到基态，并同时发射出与入射光子完全相同的光子。
这个过程被称为受激辐射，也是激光功率增益的基础。
2.辐射增益：在激光器内部，通过在特定介质中使原子受到外界刺激而实现辐射增益。
通过光学的反射或反射，可以使部分激光光子原子受激辐射。
这些激光光子进一步刺激周围的原子，产生更多的受激辐射，形成一个形成一个前后不断增加的级联过程。
这种级联辐射增益，使激光产生很高功率的光。
3.光的干涉：光的干涉是激光产生中的另一个重要问题。
激光的干涉效应使激光具有相干长度。
当两束激光光子相干地合并在一起时，它们可以形成一个相干波，具有明亮的干涉条纹，以及干涉的总相位遵循特定的相位规则。
这种相干性使得激光能够实现光的定向传播、聚焦和测量。
主要应用激光技术已经在众多领域中得到广泛应用，包括以下几个方面：制造业在制造业中，激光技术被广泛应用于切割、焊接和打孔等工艺。
激光切割技术可以实现高精度的零件切割，减少材料浪费。
激光焊接技术可以用于金属零件的快速连接，提高生产效率。
激光打孔技术则可以实现微小孔径的制作，适用于电子元件等领域的精密加工。
医疗领域激光技术在医疗领域中有广泛的应用。
例如，激光手术可以用于眼科手术中的准确矫正屈光度，还可用于肿瘤切除和皮肤美容。
此外，激光技术还可以用于体内激光显影、激光治疗等医疗领域。
通信技术激光技术在通信技术中起着重要作用。
光纤通信正是基于激光器发射激光光束，并通过光纤传输信息。
由于激光的单色性和方向性，可以实现远距离、高速和大容量的信息传输。
科学研究激光技术在科学研究中被广泛应用。
例如，激光可以用于粒子加速和核聚变实验中产生极高能量的粒子束。
激光原理及应用
一、激光发展历史
世界上第一台激光器： 1960年，美国物理学家梅曼 （Maiman）在实验室中做 成了第一台红宝石 (Al2O3:Cr)激光器。 我国也于1961年9月研制出 了激光器。 激光在基础科学研究、工业 加工、IT领域、医疗和军事 领域都有广泛的应用。
中国第一台红宝石激光器
亮1000，000倍
激光的高亮度
光源的亮度是表征光源辐射强弱的一个重要参量。 对于在光源表面法向的发光亮度定义为
E B S t
脉冲激光的亮度可以比普通光源高达 100,000,000倍
激光的单色性
一般物体发光是由构成物体的粒子（原子、分子、 离子等）从一个高能级跃迁到另一个低能级，而 引起的，其频率为 E2 E1
激光日常应用
CD光盘：直径 12 cm ，厚度 1. 2 mm 。光盘材料为聚碳酸酯透明 塑料，信息面镀有铝反射层，并涂 有一层保护膜。
数字信号以坑点序列的物理形 式刻制在厚度为 0.01 m 的铝反 射层上，信号坑的宽度为 0.5 m ， 长度为 0.833 ~ 3.054 m ，深度 为 0.11 m 。坑点序列沿着相距 1.6 m 中心距的螺旋形轨迹由内 向外排列。每张光盘大约有 2 万圈 信迹，共约 6 109 ~ 7 109 个 坑。 聚碳酸酯透明塑料层的折射率n1 为 1. 5 ，它也是光学系统的组成部分， 激光束从空气中射入它后，将进一 步产生折射，最终以1μm 的光点聚 焦在信号坑上。
氦氖激光器
用固体激光材ห้องสมุดไป่ตู้作为工作物质的激光器。1960年，T.H.梅曼发明 的红宝石激光器就是固体激光器，也是世界上第一台激光器。固 体激光器一般由激光工作物质、激励源、聚光腔、谐振腔反射镜 和电源等部分构成。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
激光核聚变激光核聚变（laser nuclear fusion）是以高功率激光作为驱动器的惯性约束核聚变。
在探索实现受控热核聚变反应过程中，随着激光技术的发展，1963年苏联科学家N.巴索夫和1964年中国科学家王淦昌分别独立提出了用激光照射在聚变燃料靶上实现受控热核聚变反应的构想，开辟了实现受控热核聚变反应的新途径激光核聚变。
激光核聚变要把直径为1毫米的聚变燃料小球均匀加热到1亿度，激光器的能量就必须大于1亿焦，这在技术上是很难做到的。
直到1972年美国科学家J.纳科尔斯等人提出了向心爆聚原理以后，激光核聚变才成为受控热核聚变研究中与磁约束聚变平行发展的研究途径。
1、基本原理激光核聚变中的靶丸是球对称的。
球的中心区域（半径约为3毫米）充有低密度（≤1克/厘米3）的氘、氚气体。
球壳由烧蚀层和燃料层组成：烧蚀层的厚度为200—300微米，材料是二氧化硅等低Z（原子序数）材料；燃料层的厚度约300微米，材料是液态氘、氚，其质量约5毫克。
有的靶丸的中心区域是真空，球壳由含有氘、氚元素的塑料组成。
有的靶丸则用固体氘、氚燃料，球壳由玻璃组成。
当激光对称照射在靶丸表面上时，烧蚀层表面材料便蒸发和电离，在靶丸周围形成等离子体。
激光束的部分能量在临界密度层处（该处的等离子体频率与入射的激光频率相等）被反射掉，另一部分能量则被等离子体吸收并加热等离子体。
等离子体的热量通过热传导穿过临界密度层向烧蚀层内传递，烧蚀层材料蒸发并向四周飞散产生反作用力（类似火箭推进原理），将靶丸球壳向靶心压缩（爆聚）产生传播的球形激波，使靶丸内氘、氚燃料的密度和温度增加，这种效应称为向心爆聚。
如果激光脉冲的波形选得合适，则向心传播的球形激波可会聚到靶丸球心区域，使球心区域一部分氘、氚燃料优先加热，形成热斑。
当热斑中的温度高到足以产生聚变反应时，则释放出的聚变能量就可驱动通过靶丸径向向外传播的超声热核爆炸波，并在靶丸物质移动之前就能将燃料层的聚变燃料加热并产生聚变反应，最后将烧蚀层毁掉。
因此，激光束的能量仅用于产生向心爆聚和加热靶心的热斑燃料上，不需将整个靶丸均匀加热到热核聚变温度，从而降低了对激光器功率的要求。
实现激光核聚变有直接驱动法和间接驱动法两种：①直接驱动法是将激光束直接照射在靶丸表面上，驱动器大多是钕玻璃激光器。
优点是激光束的能量利用效率高，运行可靠，且可进行时空控制。
缺点是必须要求激光束均匀照射在靶丸表面上，否则会造成向心爆聚的不对称，还可能在烧蚀层等离子体中产生不稳定性，使靶壳破坏，造成靶壳和核聚变燃料相互混合而降低压缩（爆聚）效果。
此外激光功率的耦合效率（5%—10%）和重复发射脉冲的频率（每秒输出1—10个激光脉冲）都不够高。
研究中的新型激光驱动器有KrF准分子激光器及用激光二极管泵浦的固体激光器等。
KrF准分子激光器的优点是：波长较短，激光吸收效率高，波形整形能力强，输出脉冲幅度可变动范围大等。
但还存在诸多技术问题，如激光器的效率、脉冲的重复频率、光学传输的复杂性、激光器的可靠性与耐用性及高成本等。
激光泵浦的固体激光器的优点是重复频率高、效率高，通过变频可使波长变短，获得高功率输出，运行可靠等。
存在的问题是激光二极管造价高，并需要找到长寿命荧光的激光材料。
②间接驱动法是将含有聚变燃料的靶丸悬在一个用高Z材料（如金）做成的小腔内，激光束通过腔壁上的小孔照射在腔的内壁上（不是直接照射在靶丸上）。
腔壁表面物质吸收激光束的能量温度升高，产生软X射线。
在薄壁层热材料内，辐射和材料之间几乎是热平衡的，因而形成软X射线的辐射场。
辐射热波向冷壁传输，高Z冷壁被加热并发射软X射线，成为软X射线的再发射区。
软X射线均匀地照射在腔内靶丸上将其烧蚀，经过向心爆聚等过程产生热核聚变反应。
间接法的优点是对激光束光斑的均匀性要求不高，且软X射线能均匀辐照在靶丸表面上，实现对称爆聚。
缺点是激光通过时等离子体会驱动参量不稳定性，而且激光束能量的利用效率不及直接驱动法高。
2、应用结果当今世界上最大的激光核聚变装置当属美国加州美国国家点火装置（NIF），它从1997年工程正式开始建设，2009年基本竣工，投资约合24亿英镑，占地约一个足球场大小。
“国家点火装置”产生的激光能量将是世界第二大激光器、罗切斯特大学的激光器的60倍。
科学家希望该激光器能模仿太阳中心的热和压力，用以创造核聚变反应。
它在2010年10月完成了其首次综合点火实验，激光系统向低温靶室发射了1兆焦激光能量，这已经是当时世界第二大的罗切斯特大学激光实验能量的30倍之多。
而在2012年3月22日整个装置所发射出的激光在经过最后一个聚焦透镜后，达到了2.03兆焦，在一举打破纪录的同时，也成为世界上首个2兆焦能量的紫外激光，其最终投向靶室的192束激光束射出了1.875兆焦（MJ）的能量。
尽管超过了其1.8兆焦的设计能力，但激光系统并未有多余的损坏。
然而，NIF的进展也并非一帆风顺，它在对氢同位素进行加温加压的过程麻烦不断。
在一个叫做间接传动的过程中，多束激光束会从橡皮擦大小的“辐射空腔”的两个开口射入，使其内部产生X射线。
之后，由X射线来加热并挤压辐射空腔内的核燃料（氢同位素标靶），触发核聚变。
然而，在辐射空腔内部，激光与等离子体之间发生了意料之外的涡流交互作用，吸收了来自激光束的能量。
这会抵消很多能量，使NIF的激光能量输出达不到点燃反应堆所必须的极限阈值，所以至今NIF的科研人员还在不断攻关中。
美国国家点火装置（NIF）尽管我国在ICF领域的研究起步较晚，但是自从1964年王淦昌等科学家独立提出了惯性约束核聚变的概念以来，经过近半个世纪几代人的不懈努力，在惯性约束核聚变研究和高功率激光技术等方面取得了巨大的成就，先后建成了“六路装置”、“星光”、“天光”和“神光”等大型高功率激光装置（如下表所示）。
下面以我国的神光装置进行具体说明:神光-Ⅰ1964年,我国着名核物理学家王淦昌院士独立地提出激光聚变思想,并建议了具体方案. 按照这一创议,在我国第一个激光专业研究所-中国科学院上海光机所开始了高功率激光驱动器的研制和应用并于 1971年获得氘-氘碰撞中子. 1978年中国工程物理研究院和中国科学院携手合作, ICF研究进入了全面发展的新阶段。
近廿年来, 致力于研制和应用钕玻璃激光驱动器 -“神光”系列装置, 取得了显着进展, 推动了我国惯性约束聚变实验和理论研究, 并在国际上占有一席之地。
1977年，上海光机所利用1千亿瓦的6束激光系统装置，对充气玻壳靶照射获得了近百倍的体压缩。
使我国的激光聚变研究进入了逐级论证向心聚爆原理的重要发展阶段，为以后长期的持续发展奠定了基础。
1980年，王淦昌提出建造脉冲功率为1万亿瓦固体激光装置的建议，称为激光12号实验装置(神光I)。
激光12号实验装置是建立在中国科学院上海光机所的一台大型高功率激光实验装置，位于上海市嘉定区清河路390号光机所内，1983年由上海光机所设计，总建筑面积4612平方米，为4层钢筋混凝土框架结构，总高度15米。
该装置输出两束口径为200mm的强光束，每束激光的峰功率达1万亿瓦，脉冲宽度有1ns 和100ps两种，波长为1.053μm的红外光，可倍频到0.53μm绿光。
实验室内配有物理实验靶室及全套诊断测量设备，能开展激光加热与压缩等离子物理现象的研究和激光X光谱等基础研究工作。
1985年7月，激光12号装置按时建成并投入试运行。
试运行中成功地进行了三轮激光打靶试验，取得了很有价值的结果，达到了预期目标。
该装置是中国规模最大的高功率钕玻璃激光装置，在国际上也是为数不多的大型激光工程。
它由激光器系统、靶场系统、测量诊断系统和实验环境工程系统组成。
输出激光总功率达1万亿瓦量级，而激光时间只有一秒钟的十亿分之一到百亿分之一。
可用透镜聚焦到50毫微米的尺寸上，能产生10万亿亿瓦/厘米2的功率密度。
将这样的光束聚焦在物质的表面，可以产生上千万度的高温，并由此产生强大的冲击波和反冲击压力。
该装置的高精度靶场系统，能适应0.1毫米量级的微球靶、黑洞靶、台阶靶、各类X光靶等多种靶型的实验需要，并具有单束、双束及两路并束激光打靶的功能，为进行激光核聚变新能源研究及其他多种物理研究得供了重要实验手段。
1987年6月通过国家级的鉴定。
它的建成为进行世界前沿领域的激光物理试验提供了有利的手段，对尖端科研和国民经济建设均具有重要意义。
1986年夏天，张爱萍将军为激光12号实验装置亲笔题词“神光”。
于是，该装置正式命名为神光-Ⅰ。
1989年起，神光I 直接驱动获5000000中子产额，间接驱动获10000中子产额，冲击波压强达0.8TPa，获近衍射极限类氖锗X光激光增益饱和。
1990年，神光I获得国家科技进步奖一等奖。
神光-Ⅱ1993年，国家“863”计划确立了惯性约束聚变主题，进一步推动了国家惯性约束聚变研究和高功率激光技术的发展。
1994年，神光-Ⅰ退役。
神光-Ⅰ连续运行8年，在激光惯性约束核聚变和X射线激光等前沿领域取得了一批国际一流水平的物理成果。
1994年5月18日，神光Ⅱ装置立项，工程正式启动，规模比神光-Ⅰ装置扩大4倍。
神光Ⅱ装置采用了国产高性能元器件，独立自主解决了一系列的科学技术难题，达到国际最先进的高功率固体激光驱动器水平，实现我国这一领域新的跨越。
该系统由激光器系统、靶场系统、能源系统、光路自动准直系统、激光参数测量系统以及环境、质量保障等系统组成，集成了数百台套的各类激光单元或组件，在空间排成8路激光放大链，技术参数与当今世界上最先进的在运行的美国OMEGA装置相当。
2000年，神光Ⅱ装置8路基频功率达到8万亿瓦，开始试运行打靶。
2000年起，直接驱动获40亿中子产额，间接驱动获1亿中子产额，直接驱动冲击波压强达1.5TPa，间接驱动冲击波压强达3.7TPa。
2001年8月，神光Ⅱ装置建成，总输出能量达到6千焦耳／纳秒，或8万亿瓦／100皮秒，总体性能达到国际同类装置的先进水平。
“神光Ⅱ”的数百台光学设备集成在一个足球场大小的空间内。
神光Ⅱ能同步发射8束激光，在约150米的光程内逐级放大：每束激光的口径能从5毫米扩为近240毫米，输出能量从几十个微焦耳增至750焦耳/束。
当8束强激光通过空间立体排布的放大链聚集到一个小小的燃料靶球时，在十亿分之一秒的超短瞬间内可发射出相当于全球电网电力总和数倍的强大功率，从而释放出极端压力和高温，辐照充满热核燃料气体的玻璃球壳，急速压缩燃料气体，使它瞬间达到极高的密度和温度，从而引发热核聚变。
神光Ⅱ已实现“全光路自动准值定位”，实验中能及时纠正因震动和温度变化而带来的仪器微偏，使输出激光经聚焦后可精确穿过一个约0.3毫米的小孔，仅比一根头发丝略粗一点。