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揭秘国内外已经运行和计划建造的巨型激光器

  世界第一台激光器问世是在1960年6月,中国第一台激光器是在1961年9月。从1961年中国第一台激光器宣布研制成功至今,我国形成了门类齐全、水平先进、应用广泛的激光科技领域,并在产业化上取得可喜进步,可以说,在起步阶段我国的激光技术发展迅速,无论是数量还是质量,都和当时国际水平接近,一项创新性技术能够如此迅速赶上世界先进行列,在我国近代科技发展史上并不多见。

  目前,建造大型激光器装置已经成为一个国家综合国力的体现,代表一个国家在高技术领域的科技水平,同时又会带动相关领域的科学技术发展。前日,中科院院士、中国工程物理研究院原院长胡仁宇到东莞市兰光光学科技有限公司,考察该公司与清华大学共同承担的“大口径高端光学单元组件系统”项目。听取项目进展报告并实地考察生产车间后,胡仁宇肯定了该项目的思路,并作出了针对性的技术指导。

  据介绍,该项目在去年底通过了批量生产能力评估,目前已建成首条生产线并开始试产,生产出的4台“高功率大口径变形镜”已顺利安装到国家重大专项巨型激光器上。这些成绩的取得,尤其是能够把物理设想、技术方案顺利地转化成实际激光器件,主要得力于我国多年来在技术光学、精密机械和电子技术方面积累的综合能力和坚实基础。

  人类的能源从根本上说来自核聚变反应,即发生在太阳上的“轻核聚变”。人类已经在地球上实现了不可控的热核反应,即氢弹爆炸。要获得取之不尽的新能源,必须使这一反应在可控条件下持续地进行。为实现这一理想,科学家们用托卡马克装置开展“磁约束聚变”的研究。另一条技术路线于20世纪60年代初提出。它的基本原理是把强大的激光束聚焦到热核材料制成的微型靶丸上,在瞬间产生极高的高温和极大的压力,被高度压缩的稠密等离子体在扩散之前,即完成全部核反应,这就是“惯性约束聚变”(ICF)。

  惯性约束聚变研究近几年来获得很大进展,21世纪的头20年的目标是点火和低增益。为实现此目的美国建造了世界上最大的激光核聚变装置,简称“国家点火装置”(NIF)。该装置共有192路光束,总输出能量1.8MJ,输出波长3ω。(λ=0.35μm),峰值功率500TW,其原型单路装置Bemlet已完成了实验。法国的相应装置LMJ具有和NIF大致一样的参数,但路数更多,计划是240路。NIF和LMJ既可以用于间接驱动点火,也可以用于直接驱动点火。日本的计划是:在目前GeKKoⅹⅡ(20KJ,12路)的基础上增加束数和提高能量,用直接点火方式实现点火。俄罗斯打算建造一个300KJ(3ω。)的激光装置IsKra_6,用直接驱动点火方式实现点火。英国也有类似计划。如下表:

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