2022年12月13日，美国能源部(DOE)及其下属的国家核安全管理局(NNSA)宣布，劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)利用其建立的国家“点火”装置(NIF)，在人类历史上首次实现了聚变产能大于驱动聚变发生的激光能量这一“点火”里程碑，将为美国核**物理规律和效应研究、核**库存管理等提供重要支撑，为未来清洁能源的发展铺平新的道路，并为高能量密度物理研究提供新的手段和平台。本文专访了中国工程物理研究院激光聚变研究中心郑万国研究员，就发布会传递信息、惯性约束聚变(ICF)实现途径及存在难点、激光聚变“点火”历程、未来ICF和惯性聚变能(IFE)发展前景，以及激光晶体在ICF和IFE中重要作用等业界广泛关心的几个问题进行解读，以期为读者提供专业的信息，使大家进一步了解ICF发展趋势和IFE发展前景，并针对相关晶体材料开展基础研究及关键技术攻关，牵引和支撑未来激光聚变驱动装置建设。

高功率激光驱动器中多采用谱色散匀滑(SSD)的束匀滑技术,而SSD中的相位调制常使用等幅相位调制。为进一步改善匀滑效果,提高动态调控能力,提出一种特异性相位调制技术,即采用调制深度为时变函数的特异性调制方式来获得光谱宽度可随时间变化的信号输出。基于相位调制的频谱理论,分析了特异性相位调制后的激光频谱特性。利用任意波形发生器(AWG)整形输出的特定相位调制信号开展实验研究,通过改变AWG输出两路电信号的相对时间差,得到250 ps的信号光在3 ns内不同时间点的调制光谱,实验结果与理论模拟结果一致。这种调制方式可以完成光谱宽度的连续实时调控,这对于高功率激光驱动器的激光参数控制中实现动态的光谱色散匀滑有着重要应用。

靶定位与束靶耦合技术是激光聚变实验过程中最为关键的技术之一,是关系整个激光聚变实验成败的重要技术。综述了从20世纪70年代至今较为有代表性的各高功率激光驱动装置的靶定位与束靶耦合技术方案,讨论了设计技术方案的基本原则,总结了已有方案各自的优势与缺陷,并对一些新方法进行了展望。

为了适应核聚变实验的要求, 在下一代托卡马克的设计中需要变流器输出瞬时高强度脉冲电流为大型电气设备提供动热稳定等型式试验。提出一种将电源系统阻抗等效到整流变压器二次侧并结合变流器两端电压变化关系的方法, 建立了大功率变流器的等效电路模型。在不同电气参数下计算得出了相应的多台变流器并联的总输出电流。以1000 kA为目标, 给出了符合条件的电气参数计算过程和结果。该结果作为给定参数下的极限条件, 使得在大功率变流器脉冲电流设计时有了最低设计阈值, 为后续的变流器器件选型和结构设计奠定了基础。

神光Ⅱ大型固体高功率激光装置是我国激光驱动器发展历史的里程碑, 其成功研制使我国高功率固体激光工程与技术、聚变物理与基础物理研究实现了全面且本质的跨越式发展。简要概述了神光Ⅱ激光装置研制中创新发展的大量工程方案与技术手段, 举例介绍了神光Ⅱ激光装置在近20年来的高质量运行中取得的众多有国际影响力的研究成果。经多方支持和多年持续发展, 已经形成数万焦耳级纳秒激光装置、皮秒拍瓦以及飞秒拍瓦激光装置等, 这些装置是我国惯性约束核聚变、强场物理、高能量密度物理等研究领域中重要的物理实验核心平台之一。

准光模式转换器是高功率毫米波回旋管的重要组成部份，能够实现电磁波与电子注的分离、隔离波的反射，并实现回旋管的高斯波束输出。基于耦合波理论，分析设计出用于频率140 GHz、TE22.6模式回旋管的Denisov辐射器；基于几何光学理论，设计出准光反射镜面系统，并采用Feko软件进行优化。计算结果表明，所设计的准光模式转换器系统的转换效率约为97.3%，波束的高斯含量约为93.3%，达到了回旋管的应用需求。

磁压缩系统为俄罗斯实验物理研究院提出的核聚变方案。磁压缩系统腔室中杂质粒子可能来源于热脱附、等离子体刮削器壁等途径。利用ANSYS工具模拟5 MA脉冲电流流过腔室,并给出电极温度的二维分布图,结合研究小尺寸铜样品上杂质的解吸附来分析磁压缩系统腔室中热脱附过程产生的杂质粒子。通过测量3 keV的Ar+离子入射到Cu(110),Cu(111)样品表面的飞行时间谱,分析样品表面吸附的杂质种类,以及样品表面杂质含量随温度的变化关系。研究表明杂质粒子含量跟电极温度有关联性,且跟电极材料表面结构相关。

Beam-guiding system (BGS) has two functions, one shifts the array arrangement of the main laser to the spherical irradiation structure which meets the requirements of shooting laser, the other ensures that all the laser beams transmit to the target chamber center with the same light path length. Main issues are focused on the transmission models of the main lasers and shooting lasers and the switch manner between them. Combining the symmetric properties of the beam port distribution on the target chamber, the transmission sub-unit is proposed to simplify the system arrangement. Firstly, considering the quantity and style of the total mirrors and the space size of the target area, the specific transmission models in a transmission sub-unit and the symmetrical division of target area are determined. Then, two possible transmission models for main lasers and shooting lasers are obtained with the constraints of laser polarization and no intersection among beams during propagation. The switch manner is calculated with a stratified baseline algorithm and the relationship between the image and object of the propagation lasers. In this manner, the entire BGS geometric arrangement is figured out.