试想一个世界,我们能够利用驱动恒星运行的同一股能量,从而获得几乎取之不尽且清洁的电力来源。这就是核聚变的承诺——这一过程有望彻底改变我们的能源格局。 磁约束和惯性约束是两种极具前景的技术,它们不仅能够实现核聚变,更能将可持续的清洁能源生产变为现实。
美国国家点火设施(NIF)利用激光驱动的惯性约束技术,取得了正反馈这一突破性成果。这加速了相关研发工作,并推动了商业化进程。 通往实用化核聚变电站的道路既面临科学和技术挑战,也需要确保供应链合作伙伴能够提供经济高效且可靠的设备和产品。激光所需极高的脉冲能量要求光子学产品具备远超主流激光器的性能,这正是供应链面临的主要难题。
凭借数十年来在各类规格和尺寸的激光器及光学元件供应方面的丰富高意 在支持惯性聚变能源研发方面高意 优势。从光纤和非线性晶体到二极管,我们全面的产品和解决方案系列正助力推动聚变研究的进步。
让我们来看看光子学技术在激光技术发展中发挥的关键作用。
高意 提供的组件
高意 聚变合作组织高意 大量光子学组件,这些组件专为满足激光和光束线生成方面的严苛要求而设计——
二极管激光器:在聚变应用中,二极管激光器具有至关重要的作用,特别是在驱动二极管泵浦固态激光器(DPSSL)方面,而这些激光器对于引发聚变反应至关重要。 其效率直接影响系统的整体能源效率,并确保在能源密集型聚变过程中,以最小的损耗和最低的运营成本提供最大的能量。
高功率激光二极管可实现批量生产,且其波长可精确匹配DPSSL介质的吸收波长,从而确保最佳的能量传输。峰值功率同样至关重要,因为需要高强度脉冲才能达到聚变所需的极端条件。
高功率激光二极管体积小,便于高密度封装,从而能够实现高功率应用所需的激光二极管阵列的规模化。对于此类二极管而言,其长寿命或使用寿命已得到验证,这对确保长期可靠运行至关重要,且适用于商用聚变反应堆。 长寿命二极管可降低维护和更换成本,并提高整个系统的可靠性和经济性。
一套350kW QCW二极管交钥匙系统,将由100堆栈 光棒堆栈 发出的光束整合为一个均匀的光束,其截面呈正方形,尺寸为78毫米×78毫米。
大型光学元件:为最大限度减少光学损伤而采用的大光斑直径,显著增大了光学孔径,其中部分光学元件的直径可达1米(39英寸)。使用透射型光学元件进行聚焦需要极高的精度,这些大型光学元件必须能够承受聚变装置中常见的高强度辐射和恶劣环境。
我们为NIF提供其光学元件 最终光学元件 使用的楔形聚焦透镜(WFL)。每片聚焦透镜均为400毫米×400毫米的非球面透镜,焦距为7.7米,由高品质石英玻璃制成。 我们采用一系列计算机控制的抛光和测量仪器,以达到NIF对这些组件要求的极高精度。在全球范围内,我们是少数几家能够大批量生产此类大孔径精密非球面光学元件的制造商之一。
在国家点火设施中进行测试的大口径透镜,其尺寸为400×400毫米。
激光诊断:聚变研究中的激光测量包括对种子激光器及高功率激光器的精确监测与控制。高意 种类繁多的激光器,专为满足这些需求而设计。 产品线涵盖光束诊断相机、热电偶、热释电传感器以及 LabMax Touch 等独立测量设备,可实现能量和功率测量的精确分析与数据记录。 常用传感器包括适用于钛蓝宝石(Ti:Sapphire)系统、工作频率高达 1 kHz 的 MaxBlack 陶瓷涂层传感器,以及适用于更高频率(10 kHz)的漫反射金属传感器,还有专为 Nd:YAG 激光器设计的光谱校准光学漫反射器。 对于高功率激光器,PM10K+ 支持高达 12 kW 的功率测量。这些工具具备聚变系统中全面激光应用所需的精度和可靠性。
具有数据和脉冲分析功能的、可追溯至NIST的高性能和能量测量仪器。
隔离器:我们 高性能的光学旋转器和隔离器专为满足聚变研究的严苛要求而设计,使科学家能够实现核聚变所需的极端条件。针对最严苛的应用场景,EOC开发了PAVOS Ultra产品系列。 这些基于氟化钾铽(KTF)的隔离器实现了性能的代际飞跃。PAVOS Ultra的热透镜焦距偏移显著减小,且呈轻微负值。这意味着KTF非常适合高平均功率激光器,而TGG(铽镓石榴石)则更适合高能量应用。 若将 KTF 与高性能偏振器及热管理技术相结合,即可开发出具有市场竞争力的产品。我们致力于通过提供最先进的激光器来推动聚变技术的发展。
标准型和定制型隔离器具有大开口、高承载能力以及稳定的光束质量,同时显著减少了热透镜效应。
激光放大器:Ultrafast是新一代一体化千赫兹激光器,其设计与制造旨在实现最高可靠性、最长运行时间以及业界领先的性能。大量此类系统已被应用于各类科学领域及工业流程,例如飞秒材料加工。
Es kann als zuverlässiges Frontend für Laser mit niedriger bis mittlerer Intensität verwendet werden, liefert jedoch in der Regel <35 fs oder <100 fs Pulse für zeitaufgelöste und mehrdimensionale kohärente Spektroskopie, THz-Spektroskopie, ultraschnelle Beugung, Experimente zur Erzeugung von Attosekunden und hoher Harmonischen und EUV/weiche Röntgenspektroskopie. Mit bis zu 9 mJ/Puls ist es die ultimative Wahl für eine Vielzahl wissenschaftlicher Anwendungen. Die einzigartigen Designmerkmale, wie versiegelter Dehnungskompressor, freihändiger Oszillator und thermisch stabilisierte Subsysteme, wurden durch HALT/HASS-Protokolle optimiert und bieten die in industriellen Laser erwartete Zuverlässigkeit. Es ist eine ideale Quelle, um einen optischer parametrischer Verstärker zu pumpen, um die Wellenlänge von UV auf mittleres IR zu erweitern.
摘要
在高度专业化的核聚变研究领域,我们提供许多用于光束引导和聚焦的关键组件。 每个产品类别均具备其他制造商无法企及的卓越性能。从高功率、窄线宽的连续波(QCW)二极管,到精密的大面积光学元件和晶体,再到一流的模态保持隔离器,乃至最先进的光纤放大器,一应俱全。
我们与多家顶尖聚变研究机构建立了成功的合作关系,其中包括国家点火装置(NIF)和国际热核聚变实验反应堆(ITER)。这些合作伙伴关系彰显了我们满足高水平项目严格要求的能力,并为该领域的重大进展做出了贡献。
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