我們(men) 都知道可控熱核聚變以其穩定性、清潔性、安全性和資源的豐(feng) 富性，被廣泛認為(wei) 是人類的終極能源解決(jue) 方案。既然提到了激光聚變大家可能印象最深的就是美國國家點火裝置NIF在2022年底成功實現了點火，這也引發了全球對聚變能源的極大興(xing) 趣。盡管NIF取得了最高靶增益約2.4的成就，但由於(yu) 激光能量、腔體(ti) 設計以及早期激光技術的限製，它還未能實現聚變能源所需的30至100的高靶增益，且每天的實驗次數也僅(jin) 限於(yu) 3至4次。

美國國家點火裝置NIF

為(wei) 了克服這些限製，中國工程物理研究院上海激光等離子體(ti) 研究所與(yu) 北京應用物理與(yu) 計算數學研究所的科研團隊合作，提出了一種新一代高增益聚變裝置的概念設計。這款10MJ激光裝置旨在實現30至100的靶增益。如上文中描述的它具備高效、節能、緊湊和成本效益高的特點，能夠每30分鍾進行一次實驗，並且能夠根據實驗需求，在同一次實驗中提供二倍頻、三倍頻、四倍頻等多種激光頻率的混合打靶能力，以適應不同的激光聚變方法。其設計成本與(yu) 美國的NIF相當，可以說這個(ge) 概念為(wei) 聚變能源的路線選擇和可行性研究提供了新的工具。

在10MJ激光裝置的概念設計中，采用了以下創新技術：

1. 多前端及超彈簧光技術，以降低激光與(yu) 等離子體(ti) 之間的不穩定性。

2. 近場空間分離放大預脈衝(chong) 和主脈衝(chong) ，以提升能量轉換效率。

3. 使用具有低發射截麵、長熒光壽命和高儲(chu) 能密度的激光材料，實現高激光能量通量的放大。

4. 環形截麵水冷氙燈和熒光轉換隔膜材料的應用，提高泵浦光到激光能量的轉換效率和打靶頻率。

5. 基於(yu) 角度敏感薄膜的近場多程劈板放大器，簡化係統結構，提高能量抽取效率。

6. 結合近場三程放大的雙程放大構型，顯著減少放大器占用空間，實現裝置的緊湊化。

7. 基於(yu) 角譜敏感非線性晶體(ti) 的空間濾波技術，進一步壓縮濾波器空間，提高裝置緊湊性。

8. 非共線頻率變換的波束合成係統，提高在較小F數和相同光學元件負載下的輸出激光能量。

9. 現代化的測控技術，提高測量和控製的精確度。

10. 以靶室為(wei) 中心的半地下整體(ti) 布局，節省空間、降低成本並提高環境友好性；同時采用六孔球腔球對稱輻射驅動源路線下的理想激光排布方案，獲取所需的球對稱輻射源，滿足多種激光聚變方式的需求。

中國工程物理研究院上海激光等離子體(ti) 研究所的隋展研究員提出了上述的先進激光技術。與(yu) 此同時，北京應用物理與(yu) 計算數學研究所的藍可研究員則專(zhuan) 注於(yu) 確保這些技術能夠滿足物理需求。兩(liang) 位研究員攜手撰寫(xie) 了這篇關(guan) 於(yu) 10MJ激光裝置概念設計的論文。

這篇論文的發表，不僅(jin) 展示了中國在激光聚變技術領域的創新和突破，也體(ti) 現了科研團隊在實現高效、低成本聚變能源研究方麵的努力和成果。通過這些新技術的應用，10MJ激光裝置有望在聚變能源研究中發揮重要作用，為(wei) 未來的能源發展提供新的可能性。