2月美国激光前沿技术最新进展汇总
转眼又是新的一年,激光技术应用范围已经扩展到生活的方方面面。而科学家没在激光前沿技术领域的研究也一直没有停止过,美国是其中的领跑者。接下来OFweek激光网编辑带你看美国激光技术的最新进展:
1、世界最大激光器:开启能源新时代
物理学的一项新进展使核聚变能源正在“升温”。2月13日发表在英国《自然》杂志上的论文称,美国国家点火装置的科学家现已通过实验证明,核聚变反应释出的能量比燃料(用于引发核聚变反应)吸收的能量多。这项发现标志着核聚变能源将步入新时代,研究的下一个目标将会是实现“总增益”,即系统产生的能量必须超过进入系统的能量。
惯性约束核聚变是一种产生核聚变能量的方法,其操作原理是把燃料芯块的温度提高,从而引发内爆和燃料压缩。实现受控核聚变条件比较苛刻,输出能量大于输入能量要求密度和约束时间的乘积达到一定要求。
而美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室拥有的世界最大激光器——被称为“人造太阳”的美国国家点火装置(NIF),其有能力产生类似恒星内核的热与力。尽管设计初衷是用来模拟核爆,属于美国“无爆炸核试验”不可或缺的部分,但该装置自落成起就让世人广泛注意到它更具魅力的一点——实现核能发电。人类能于实验室中获得“取之不尽用之不竭”核聚变能源,这在以前是想都不敢想的事。
相比世界范围其他类似计划,NIF主打的卖点在于其计划成为“第一个突破平衡点”的设施。这个突破平衡点,即指产生的能量大于启动它所需要的能量,也是所谓“能量增益”。这是半个多世纪以来核聚变工作者梦寐以求的目标。
此次通过国家点火装置,劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的奥马尔·哈瑞肯教授及其科研团队在惯性约束聚变中成功克服障碍,实现了“燃料增益”。在实验中,他们使用192支激光,替一颗燃料芯块进行加热和压缩直至核聚变反应发生。研究结果表明,核聚变反应产生的能量,大约是以前纪录的10倍。
但论文作者提醒,这次观察到的“燃料增益”,是指核聚变能量高于燃料中能量,而不是用于压缩燃料芯块的总能量。
据英国BBC网站此前报道,他们已了解到去年9月下旬该装置通过核聚变反应释出的能量超过了燃料吸收的能量。这是世界第一台能将其得以实现的装置,被认为是最终目标达成前的一个重要里程碑。但当时实验过程中遇到了一些障碍。
2、30kW光纤激光武器:激光武器的里程碑
洛克希德·马丁公司已经演示验证了一款30千瓦的光纤激光器,这是迄今为止能够保持高光束质量和用电效率的最大功率的光纤激光器。
在这次演示中,洛马公司利用多个光纤激光器组合形成了一个近乎完美质量的光束,而其消耗的电能仅相当于其他固态激光技术的50%,这也表明这一资助研发项目达到了新的里程碑。多个光纤模块分别发出不同波长的光束,利用独特的工艺(称为频谱组束),组合器将这些光束形成一束高功率、高质量的光束。
“洛马公司已为适合军事应用的高功率、电驱动激光系统打开了前进之门。”Ray O.Johnson,洛马公司资深副总裁兼首席技术官称。“以现有的激光元件的进步,以及我们创新的波束合成技术的成熟和质量,可以支持我们提供轻巧而坚固的激光武器系统并将其用在军用平台上,如飞机、直升机、舰船和卡车。”
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