激光測控系統(tǒng)主要由激光參數(shù)測量、激光光路自動準直和激光總控制室三個子系統(tǒng)組成，是高功率激光驅動器的重要組成部分。高功率激光驅動器工作時的所有性能指標及重要數(shù)據(jù)幾乎都由激光測控系統(tǒng)在線提供。
1.激光參數(shù)測量系統(tǒng)
激光參數(shù)測量系統(tǒng)是一個具體負責激光驅動器參數(shù)采集與測量的系統(tǒng)。它主要由三個測量分支組成，即激光束的能量測量、激光束的空間分布測量、激光束的時間測量。這三個測量單元的數(shù)據(jù)，是一個激光系統(tǒng)最重要的數(shù)據(jù)。它不僅僅是評估一個高功率激光裝置工作狀態(tài)、裝置能力與水平的重要依據(jù)，同時還為實驗提供必不可少的物理數(shù)據(jù)。
（1）激光能量測量
激光能量測量是激光參數(shù)測量中一個最基本的單元。準確測定打靶激光能量對實驗數(shù)據(jù)的分析處理具有非常重要的意義。激光能量測量研究分四個部分：
高靈敏、高性能體吸收激光能量計的研制；
高精度、高穩(wěn)定性放大顯示數(shù)據(jù)采集儀的研制；
激光能量測量取樣方式的選擇及提高測量精度的措施；
激光能量測量結果的數(shù)據(jù)分析處理。
在激光能量測量研究中，激光能量計(卡記)的研制是關鍵。激光能量計的原理是將被測的激光束照射到一種高靈敏度的吸收體上轉換成熱能，再通過電路設計將其真實地度量出來。
由于被測量的高功率激光為納秒級，激光作用于吸收體的時間非常短暫，能量微小，因此激光能量計的研制是一項很有難度的研究項目。測量科研人員經過幾十年的刻苦鉆研，研制了多種型號與規(guī)格的激光能量計，經中國計量院測試標定，在靈敏度、均勻性、穩(wěn)定性等方面超過了原設計指標，達到或超過美國阿波羅激光器公司制造的同類型激光能量計水平。
在為神光II裝置研制的Φ300mm大口徑能量計中，采用了有足夠吸收深度的中性離子著色玻璃作吸收體，提高了接受器的能量功率負載密度；采用新型的半導體熱電轉換元件，提高了能量計的響應度；同時還采用了成對設計的熱電堆差分結構和雙層熱屏蔽的隔離措施，解決了大口徑能量計的靈敏度與均勻性、靈敏度與穩(wěn)定性兩大矛盾，使研制的大口徑激光能量計性能優(yōu)良，其靈敏度比美國利弗莫爾國家實驗室研制的同類型激光能量計的靈敏度高兩個量級。
（2）激光空間分布測量
激光空間分布測量是激光測量系統(tǒng)的一個重要分支，主要由激光束的近場分布和激光束的遠場分布兩部分組成。
伴隨著激光科學的發(fā)展，激光束的空間分布越來越受到重視。在高功率激光的發(fā)展史上，激光束的空間分布研究是最重要的領域，它的水平在極大程度上決定了激光裝置的水平和規(guī)模。
在神光II裝置的成功研制中，激光光束空間分布診斷儀的研制是至關重要的一筆。由林尊琪院士創(chuàng)新設計的“三暗室小孔耦合激光近場診斷儀”和“激光遠場診斷中二步法診斷六個數(shù)量級激光遠場旁瓣強度分布技術”，不但完善了激光測控中，激光束空間分布的測量手段，而且還拓展了新的測量技術，使激光束的空間分布得到了更全面深入的展現(xiàn)。
《慧眼識光束——神光I、II激光束空間參數(shù)檢測回顧與展望》一文曾對激光束的近場和遠場測量進行了細致的講解。
（3）激光時間特性測量
激光時間測量主要是實時監(jiān)測神光II綜合裝置末級輸出的脈沖激光波形，各路激光打靶時同時到達靶心的激光時間同步測量，以及超短脈沖實驗時的激光時間測量。
激光時間波形是指激光強度隨時間變化的形態(tài)，是物理模擬計算的一個重要參數(shù)。在高功率激光系統(tǒng)中，激光時間測量主要分為ns級測量和超短時間ps測量。
在ns級激光系統(tǒng)中，主要采用快響應光電探頭和快響應示波器組成的測試系統(tǒng)，由于快響應光電管具有上升快(60 ps)下沿降(55 ps)，對基頻、二倍頻及三倍頻波段都有響應，因此它和快響應示波器組成的測量系統(tǒng)已成為高功率激光裝置的標配，使用該脈沖時間測量系統(tǒng)其波形測量的測量精度優(yōu)于10％。
在超短脈沖激光時間波形測量中，皮秒級的測量一般采用條紋相機測量(時間分辨率約2個皮秒)，而飛秒級需采用自相關技術測量。
激光時間同步(等光程)測量，是指多束激光同步到達靶點的時間測量，是激光束靶面功率平衡的重要保證。據(jù)物理計算，若兩束光同步時間差25 ps則將導致10％功率不平衡。而功率平衡對于實現(xiàn)多束激光對靶的均勻壓縮極為重要。美國LLNL實驗室的同步精度要求為10 ps。
聯(lián)合室的神光II綜合裝置的時間同步精度為10 ps，如果選用紅外條紋相機協(xié)助精調和控制，同步精度還能提高。2000年4月，在神光II裝置首輪直接驅動實驗中，最高獲得中子產額3.9×109，是國際同類裝置的最高水平，當時測得的時間同步精度為6 ps。
在激光時間測量中，具有鮮明時間特征的脈沖激光信噪比測量也是主激光輸出重要參數(shù)之一。脈沖激光的信噪比是指主激光脈沖與其之前的小脈沖(或稱予脈沖)所對應的能量比。它是衡量激光脈沖質量的參數(shù)。信噪比測量的精度主要取決于準確判讀噪聲出現(xiàn)的時間位置，聯(lián)合室自主研發(fā)的光電導開關解決了這一難題。
圍繞高能激光拍瓦系統(tǒng)所展開的皮秒級激光參數(shù)測量，是測控組工作的另一重點。在青年科研人員的刻苦鉆研下，并通過與上海交通大學等單位的合作，測控組已成功實現(xiàn)了對拍瓦激光系統(tǒng)這一全新領域的激光參數(shù)測量，有些測試技術與結果已在國際學術會議和國外重要的學術刊物上發(fā)表。2016年又取得了拍瓦系統(tǒng)信噪比108的測量結果，使實驗室在該領域的工作達到世界一流水平。
2.光路自動準直系統(tǒng)
光路自動準直系統(tǒng)是所有大型高功率激光裝置必不可少的組成部分。激光束的光路自動準直是任何激光裝置在打靶實驗前必須運行的重要工作環(huán)節(jié)。
激光裝置對于光路自動準直的系統(tǒng)設計要求主要包含有調整精度和調整時間的指標要求。調整精度包括光束遠場的角度指向調整精度即角移精度，光束近場的中心平移調整精度即平移精度，光束近場方位旋轉調整精度即旋轉精度。
在當時的神光I裝置上，激光系統(tǒng)的光路調試主要依賴于人工調試，科研人員要將激光振蕩器輸出的種子光源，沿著一條上百米的光路，準確通過每個光學元件的中心，最終到達靶室并精準地聚焦在靶丸上。這里的工作量、所需時間以及決定于人眼判定的準直精度，都無法滿足更大裝置的實驗要求。
在神光II裝置的研制中，激光光路自動準直系統(tǒng)的研發(fā)得到了高度的重視。由陳慶浩負責的準直課題，在學習吸收國內外成熟的經驗后，根據(jù)神光II裝置的要求，創(chuàng)新出“光路自動準直系統(tǒng)中動態(tài)校正、黑白對中校正、小步疊代調整技術”。從而使八束激光系統(tǒng)的自動準直時間僅需15分鐘，而由計算機自動定位的精度也大大優(yōu)于人為定位的精度。為神光II裝置15年來的高效穩(wěn)定的運行作出了重要的貢獻。
3.集中控制系統(tǒng)
神光II綜合裝置集中控制系統(tǒng)的設計目標是實現(xiàn)裝置運行高度自動化、管理電子化，全方位提高裝置運行的效率和水平，更好地服務于客戶對物理實驗的需求。集中控制系統(tǒng)需集成神光II綜合裝置各分系統(tǒng)，完成裝置運行、維護所需的數(shù)據(jù)采集、分析、管理、控制和監(jiān)測等功能，實現(xiàn)新、老裝置在同一網絡系統(tǒng)下混合運行。
集中控制系統(tǒng)的主要研發(fā)內容是：
研制能源終端控制系統(tǒng)
新增激光參數(shù)的采集、存儲
同步單元的遠程控制管理、實現(xiàn)同步參數(shù)的遠程修改和每實驗發(fā)次的同步參數(shù)存儲
管理信息系統(tǒng)的擴充和設計
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的擴充設計
在完善各分系統(tǒng)終端控制軟件的基礎上，開展中央控制軟件系統(tǒng)的研制
隨著自動化控制技術的不斷發(fā)展和計算機技術的飛速進步，新的全集成自動化將采用一種系統(tǒng)完成原來由多種系統(tǒng)搭配組合才能完成的所有功能。
應用這種解決方案，可以大大簡化系統(tǒng)的結構，減少大量接口部件，克服上位機和工業(yè)控制器之間、連續(xù)控制和邏輯控制之間、集中與分散之間的界限。同時，全集成自動化解決方案還可以為所有的自動化應用提供統(tǒng)一的技術環(huán)境，主要包括：統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)一的通訊方式、統(tǒng)一的組態(tài)和編程軟件及軟件質量控制。最終將通過幾位操作員在總控制室指揮控制系統(tǒng)實現(xiàn)整個裝置的正常運轉。
聯(lián)合室的前身，是鄧錫銘先生領導的上海光機所高功率激光研究室，是中國高功率激光的發(fā)源地。激光參數(shù)測量技術正是在這塊土地上成長起來的。30年來，伴隨著一代代高功率激光裝置的研制，作為高功率激光重要單元技術的激光測控也得到了快速的發(fā)展。我們要努力傳承前輩們的優(yōu)良傳統(tǒng)，學習前輩們潛心科研、無私奉獻的精神和品格，將我們的工作做得更好。
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