​滨松光子成功推出10Hz的100J高能脉冲激光系统

滨松光子（Hamamatsu Photonics）基于多年的研发基础，宣布成功获得能量为100 J、重复频率为10 Hz的脉冲激光。该研究成果是通过增加脉冲激光系统激光介质的冷却能力，以及优化用于泵浦激光二极管（LD）模块输出来实现的。滨松光子在公告中提到：“我们认为，这项技术是核聚变道路上一个重要的里程碑，将帮助我们朝着这一目标迈进。”

激光聚变是一种通过激光产生核聚变的技术，主要手段是用高功率激光照射含有氘和氚的燃料靶丸。上述滨松光子的研究中，激光聚变需要能量高达1 MJ的脉冲激光器以10 Hz的高重复频率辐照聚变燃料。为了实现这一目标，滨松光子的研究人员们着手开展研究和开发使用激光放大器的高能、高重复频率脉冲激光系统，其中激光介质由LD模块泵浦，并由氦气高效冷却。

早在2021年，滨松光子与日本国经产省新能源产业技术综合开发机构（NEDO）合作，开发了一种脉冲激光系统，可产生250 J的0.2 Hz激光脉冲，平均输出功率为50 W，是世界上LD泵浦激光器中最高的能量水平。此后，滨松光子一直在努力提高重复频率，然而让他们无奈的是——增加重复频率的同时，激光介质的温度会提高，而其光学特性会被削减。

针对这种情况，滨松光子改进了激光介质的冷却机制，增加了氦气的流量，从而提高了激光介质的冷却能力。滨松光子还优化了泵浦LD模块的输出，以防止激光介质温度上升。这也将激光介质特性的耗损达到了最低，并成功在10 Hz高重复频率下输出100 J脉冲激光，平均输出功率为1000 W。

这项研究成果证实了通过扩大激光系统来增加平均输出功率的可能性，建立了一种以10 Hz产生1 kJ激光脉冲的技术，或将成为激光聚变道路上的一个重要里程碑。下一步，滨松光子将继续研发改进他们的技术，以10 Hz产生250 J的激光脉冲。

当下，激光是实现核聚变的两大主流方案路线之一，这种方法更容易打造一个更紧凑的聚变反应堆。自20世纪70年代以来，主要是美国、日本和欧洲对激光核聚变进行了大量的研究和开发工作。在全球各地的主要激光聚变研究设施中，正在使用大型闪光灯泵浦激光设备进行大规模演示实验，以实现高增益，将输出能量提高到输入能量的100倍左右。

然而，由于冷却激光介质需要时间，激光照射的次数限制在一天几次。目前的推论是，为了使激光聚变成为现实，聚变反应必须以高重复率发生，产生的能量必须不断提取。滨松光子表示，其目标是建立一种技术，以10 Hz的1 MJ脉冲激光辐照聚变燃料。