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中国における高出力固体レーザ技術の開発状況

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2019年6月3日
laser211
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1960年にレーザーが導入されて間もなく、旧ソビエト連邦のBassoff、American Nuckolls、そして私のSuichang王教授などの有名な科学者たちは、実験室で非常に高い出力密度のレーザーを作り出す能力を強く意識していました。初期の独立したレーザー核融合研究は、それぞれの国で独自に推進されました。今日、レーザー駆動慣性閉込め核融合(ICF)研究は主要なフロンティア技術分野となっており、それは実験室でICFと高エネルギー密度科学(HED)を研究するためのかけがえのない主要な技術的アプローチです。将来、持続可能なエネルギーを生み出すための、人間にとっての主な技術的方法の1つです。

ICFは核融合着火の基本的な物理的特性を実現するもので、高出力密度のエネルギーを使用して燃焼ターゲットを加熱し、高圧縮させることで燃料の自立燃焼を実現します。高出力レーザーは、正確な制御性を有するICF駆動条件の点で大きな利点を有するが、実験室ミリメートル空間およびナノ秒時間領域スケールにおいてローソン基準を達成するために必要とされる正確な条件は容易ではない。第1に、十分に高いエネルギーおよびパワーでレーザパルスを駆動することが必要であり、またレーザ波長、高いビーム品質、高い目標精度、正確なパルス波形および同期精度を含む高いビーム品質を必要とする。これらの技術的要求は、高出力レーザー技術の研究開発の方向性を指摘しており、また高出力固体レーザー装置の開発にとっても大きな課題となっている。

1970年代に、中国工学物理学院のYu Min教授は、レーザー慣性閉込め核融合が、理論、実験、診断、ターゲット、およびレーザードライバーの5つの側面を含む非常に複雑で大きな科学的プロジェクトであると提案しました。お互いの協調的な発展、すなわち「5つの1つ」の発展思考。

現在のところ、ICF研究と巨大レーザードライバの全体的なレベルは、核融合科学と高エネルギー密度の科学研究の分野における国全体のレベルを表しており、国の全体的な強さを反映しています。現在、高出力レーザー技術の研究は輝かしい開発過程を経ており、第一世代技術が歴史となり、第二世代技術が開発の主流となり、三世代技術が出現し、高出力固体レーザー技術の活発な開発を示している。

1970年代以来、アメリカ、中国、イギリス、フランス、日本、ロシアおよび他の国々は、100ジュールから数十キロジュールまでの範囲のエネルギーを有する多数のナノ秒パルス幅ビスマスレーザーデバイスを連続して製造してきた。 1990年代になると、先進国はより大規模な施設の建設を開始し、高出力レーザー技術の開発は新しい歴史的時代に入りました。 1990年代半ば、アメリカのリバモア研究所(LLNL)は、新世代の固体レーザー光学材料、ユニット技術、そして高度な総合設計技術の開発を先導し、数十億ドル、10年前の科学を立ち上げました。国家点火装置(NIF)のエンジニアリング、建設。フランス原子力委員会(CEA)はNIFと同じ大きさのメガジュールレーザー装置(LMJ)の建設を直ちに開始し、ロシアは2017年末までに世界で最も強力なレーザーシステムUFL-2Mを発売する予定です。実地調査

超高出力短パルスレーザーは、高出力固体レーザー技術にとってもう一つの重要な方向性です。 1980年代半ばに開発されたチャープパルス増幅(CPA)技術は、レーザー技術の新たな画期的な出来事であり、超短パルスレーザー技術は急速に核融合高速点火および多くの分野横断的分野および防衛用途の指導のもとに様々な技術力の焦点となりました。超短パルスレーザー装置のホットスポット、マルチピコ秒、フェムト秒パルス幅は完成しているか開発中であり、中国科学院は超短パルス超短パルスレーザー装置をリアルタイムで技術的なルートで開発した。

2高出力固体レーザーデバイスの開発史

1964年に中国科学院の副学長を務めたWang Yichang教授が「高エネルギー・高出力エジェクタを使って中性子を発生させる提案」を提案し、上海光科精密機械院(中国科学院)を受賞しました。高出力レーザー技術を研究したDeng Ximingのような科学者の積極的な反応と、中国科学院のリーダーであるZhang Jinfuの支援は、当初はこの広範囲にわたる研究分野を発展させ、徐々に発展させました。それ以来、中国の高出力レーザー技術は明確な発展の方向性を持っており、上海光学機械研究所は研究所の強力な支援を受けて、最も初期の研究拠点であり、中国アカデミーは徐々に高出力レーザー技術の研究拠点となっています。

1960年代に中国と米国の両方でICF用の高出力レーザードライバーの研究が開始され、1973年には図1に示すように、ICF技術研究用のレーザードライバーの開発に成功しました。残念ながら、レーザー技術とプラズマ物理学における過去10年間の継続的な革新とブレークスルーの中で、多くの理由により中国でのこの研究は重要な開発期間を失いました。 Argus装置は1978年に大型のShiva装置で製造され、1982年にはより強力なNova装置が製造され、1980年代初頭には中国で大規模レーザー装置の予備研究が開始されました。現時点では、中国の高出力レーザー技術は、米国の多くの分野で遅れをとっています。

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