你之所以能活着，全赖核聚变。正是核聚变为我们的太阳提供能量，而太阳则为地球上的生命提供了所有维持生存所需的能量。自20世纪40年代以来，科学家们一直致力于在地球上利用核聚变发电。最近，在美国国家点火设施（NIF）中，他们向这一目标又迈进了一小步。
我们不是已经有核能了吗？
如今，核电站通过核裂变来发电。裂变是指将铀或钚等大原子分裂的过程。它能产生大量能量，但也会产生放射性废物。核聚变则是将原子（通常是特殊类型的氢原子）结合在一起，释放出的能量比裂变还要多。其副产物是氦，氦不具放射性，因此不会产生任何与有毒废物处理或处置相关的问题。
那么，究竟该如何创造出引发聚变反应所需的极端条件——比如太阳核心中的那种条件？ 一种方法是利用192激光器 ，在20纳秒内释放出500万亿瓦特的能量，并将它们聚焦到直径仅几毫米的燃料丸上，使其温度升至1亿摄氏度。
做起来就像听起来一样简单！
而且，这正是NIF实际所取得的成就。简而言之，NIF是激光系统 建造激光系统 规模最大、能量最高的激光系统 其复杂程度和精密程度几乎超乎想象。
NIF激光装置位于一座相当于三个美国橄榄球场大小的建筑内。它首先利用单台红外光纤激光器的输出光束，将其分束并经过多次放大，从而产生前文提到的192束独立激光束。光学元件 配置了各种光束整形和变换光学元件 以确保系统正常运行并获得预期结果。这些元件包括晶体 红外激光光转换为紫外光的非线性晶体 ，紫外光与核燃料颗粒的相互作用效果更佳。
高意 高能激光光学元件
高意 通过提供楔形聚焦透镜（WFL），为这项工作做出了贡献。这些透镜用于 NIF 所称的“最终光学元件 。该系统组件负责将激光束聚焦到聚变靶丸上。
每片WFL均为400毫米×400毫米尺寸、焦距7.7米的离轴非球面透镜，由高品质熔融石英制成。我们采用一套计算机控制的抛光和测量设备，以达到NIF对这些组件所要求的极高精度水平。
制造WFL时最重要的考虑因素之一，是尽量降低光学元件 因吸收高功率激光能量而光学元件 的风险。这意味着必须在生产的每个阶段都避免表面污染。为此，这些元件的整个抛光过程都在洁净室环境中进行。 此外，WFL制造的最后一步是将元件浸入酸浴中，以蚀刻掉外层的抛光玻璃层——该层可能隐藏着会降低激光器性能的杂质或亚表面损伤。
尽管采取了所有这些预防措施，NIF系统中产生的巨大激光能量意味着WFL及其他 光学元件 的使用寿命是有限的，因此需要不断更换。因此，高意 （高意 ）持续向NIF供应这些元件。而且，这里的一个关键要求是，这些元件在不同设备之间或随时间推移都必须保持一致。我们是全球少数几家能够稳定大批量生产此类大口径、高精度非球光学元件制造商之一。
不过，NIF一直在提高其激光器的输出功率。因此，随着对波前片（WFLs）的要求不断提高，我们也必须不断改进自身的制造工艺，以提供性能更优、表面更洁净的光学元件。
太阳出来了
尽管NIF激光器能够产生极端条件，但它尚未引发持续的核聚变反应。其他任何机构也未能做到这一点。具体而言，其目标是实现点火，即聚变产出的能量超过输入的激光能量。
然而，在2021年8月8日，NIF通过引发一次产生超过1.3兆焦耳（MJ）能量的聚变反应，向这一目标又迈进了一步。这一数值是此前纪录的8倍。这让我们距离实现自持聚变的目标仅一步之遥。
高意 欣喜地表示，我们公司的高精度、大口径光学元件不仅在国家点火装置（NIF）中发挥着重要作用，还在詹姆斯·韦伯太空 和三十米望远镜等其他前沿科研 中做出了重要贡献。
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