近日，在國家重大科研裝備研製項目“高功率納秒激光器及精密探測儀(yi) 器研製”支持下，中國科學院空天信息研究院和中國科學技術大學等單位聯合研製出高速高精度激光湯姆遜散射儀(yi) 。

近日，從(cong) 中國科學院空天信息研究院獲悉，今年5月在“科大一環”磁約束聚變等離子體(ti) 裝置開展實驗中，基於(yu) 重複頻率200赫茲(zi) 、單脈衝(chong) 能量5焦耳的激光脈衝(chong) ，實現了小於(yu) 5電子伏特的電子溫度測量精度，電子溫度安全預警時間間隔達5毫秒，所獲得的預警時間是國際同類係統的一半，指標提高一倍。這標誌著我國在該領域進入國際領先水平行列，為(wei) 我國未來磁約束聚變能裝置的高精度測量奠定了堅實基礎。

中國科學技術大學磁約束聚變等離子體(ti) 裝置“科大一環”

在磁約束聚變反應裝置工作過程中，偏濾器將承受巨大的能量泄放，需要對等離子體(ti) 電子溫度進行提前預警和實時反饋控製，實現脫靶而避免等離子體(ti) 損傷(shang) 器壁進而導致災難性後果。基於(yu) 高頻高能激光的湯姆遜散射測量是精確測量等離子體(ti) 電子溫度的唯一可靠測量手段，激光的工作頻率決(jue) 定了溫度預警的采樣時間間隔，間隔越小係統預警越及時，裝置運行安全係數越高。

限於(yu) 激光器能量和頻率水平,我國以往等離子體(ti) 溫度診斷采用數十赫茲(zi) 的低頻激光器，采樣間隔寬，遇到緊急情況無法及時預警，導致裝置運行存在巨大風險。雖然采用多台低頻率激光器合束技術可以滿足預警時間間隔要求，但是這種方法可靠性大幅降低。歐洲和日本已經掌握了100赫茲(zi) 工作頻率的高能激光技術，預警時間間隔達到10毫秒，但這個(ge) 預警時間間隔仍然較長，無法完全保證裝置安全運行。

激光係統

自2015年起，空天信息研究院聯合中國科學院光電技術研究所和同濟大學等單位曆時3年時間，突破了高能量高光束質量激光傳(chuan) 輸與(yu) 放大、激光相位共軛波前畸變校正、大口徑/大尺寸激光放大模塊、大功率脈衝(chong) 激光驅動電源等關(guan) 鍵技術，於(yu) 2017年4月在國際上首次發布重複頻率200赫茲(zi) 、脈衝(chong) 能量5焦耳、脈衝(chong) 寬度6.6納秒、光束質量1.7倍衍射極限的高頻高能激光指標，將我國納秒脈寬激光器的功率水平提高了1個(ge) 數量級。

信號光收集係統

研究團隊研發出基本完善的工藝流程，核心器件/部件實現國產(chan) 化，形成整機工程化製造能力。以200赫茲(zi) /5焦耳激光器為(wei) 光源，中國科學技術大學攻克了大功率激光傳(chuan) 輸係統綜合降噪、收集光學精準對焦、弱光信號探測提取等難題，成功地研製我國迄今精度最高的激光湯姆遜散射檢測係統。

研究團隊後續將開展更高功率、更高頻率激光器研發和更高精度的診斷實驗,計劃將激光器的工作頻率提高至500赫茲(zi) ，檢測係統提供2毫秒的安全預警時間間隔和1電子伏特的電子溫度測量精度，為(wei) 下一代磁約束聚變裝置安全運行提供高速預警手段。