Teknologi Laser Exails Memajukan Riset Energi Fusi

Umat ​​manusia kini berada di ambang pemanfaatan energi bersih tanpa batas, dengan teknologi laser berenergi tinggi yang berfungsi sebagai katalis penting. Dalam upaya mencapai fusi nuklir terkendali, para ilmuwan terus mendorong batas-batas kemampuan laser. Artikel ini mengeksplorasi penerapan fasilitas laser berenergi tinggi dalam penelitian fusi kurungan inersia dan interaksi materi cahaya, sekaligus menyoroti kontribusi teknologi Exail dalam mendukung upaya mutakhir ini.

Laser berenergi tinggi didefinisikan sebagai sistem laser berdenyut yang mampu menghasilkan energi keluaran 100 milijoule atau lebih tinggi. Melalui amplifikasi, sistem ini dapat mencapai tingkat energi yang mencapai kilojoule atau bahkan megajoule. Bila dikombinasikan dengan durasi pulsa berskala nanodetik, energi pulsa yang tinggi tersebut menghasilkan daya optik puncak yang luar biasa—misalnya, 1 joule yang dikirimkan dalam 10 nanodetik menghasilkan daya puncak dalam ratusan megawatt. Teknologi laser serat saat ini mewakili pendekatan paling efisien untuk aplikasi laser berdaya tinggi, yang memanfaatkan perkembangan industri ekstensif yang didorong oleh sektor telekomunikasi.

Dalam penelitian fusi kurungan inersia (ICF), laser berenergi tinggi menghasilkan suhu dan tekanan ekstrem yang diperlukan untuk mengompresi dan memanaskan bahan bakar deuterium-tritium ke kondisi fusi. Selain fusi, laser ini memainkan peran penting dalam mempelajari interaksi materi cahaya dalam fisika plasma dan fisika kepadatan energi tinggi.

Untuk fasilitas laser skala besar seperti LULI2000 di Prancis, fasilitas laser STFC di Inggris, atau sistem kelas megajoule seperti National Ignition Facility (NIF) di Amerika Serikat dan Laser Mégajoule (LMJ) di Prancis, kontrol temporal pulsa laser yang tepat merupakan persyaratan mendasar. Teknologi pembentukan pulsa memungkinkan kontrol yang tepat atas pengiriman energi laser, meningkatkan efisiensi fusi dan keandalan eksperimental.

Sistem ModBox-FrontEnd Exail mewakili kemajuan signifikan dalam kinerja pembentukan pulsa temporal. Mampu menghasilkan pulsa laser dengan profil temporal sewenang-wenang sambil mempertahankan tingkat pengulangan yang tinggi, solusi terintegrasi ini menawarkan kontras dan stabilitas yang unggul dibandingkan dengan pendekatan modulasi konvensional.

Fasilitas laser skala megajoule melakukan eksperimen yang luar biasa rumit dengan menyinkronkan ratusan sinar laser secara tepat ke target skala milimeter. Eksperimen ini menghasilkan gangguan elektromagnetik yang intens dan lingkungan radiasi, termasuk sinar-X berdenyut, neutron 14 MeV, dan radiasi gamma. Di dalam ruang eksperimental ini, semua peralatan—mulai dari diagnostik laser dan plasma hingga sistem kontrol—harus beroperasi dengan andal di bawah paparan radiasi yang intens.

Teknologi serat optik memberikan banyak keuntungan dalam lingkungan ini, termasuk ketangguhan yang melekat dan kekebalan terhadap interferensi elektromagnetik. Sistem serat khusus berfungsi sebagai instrumen pengukuran penting, memungkinkan pengumpulan data secara real-time—khususnya untuk aplikasi pengaturan waktu dan pembentukan pulsa laser.

Selama lebih dari satu dekade, Exail telah menjadi pemasok eksklusif serat diagnostik yang diperkeras radiasi ke berbagai fasilitas termasuk NIF dan LMJ. Serat khusus ini menjaga kualitas dan keakuratan data bahkan di lingkungan dengan radiasi tertinggi di dekat target eksperimental. Sebelum dikembangkan, banyak eksperimen yang secara efektif berjalan "buta" karena ketidakmampuan untuk memulihkan informasi target yang memadai.

Laboratorium bersama LabH6, yang didirikan melalui kolaborasi antara Exail dan Laboratorium Hubert Curien (CNRS/IOGS/St-Etienne University), berfokus pada pengembangan teknologi serat optik untuk lingkungan ekstrem. Penelitian mengenai efek radiasi pada serat silika mendorong peningkatan berkelanjutan dalam kinerja redaman akibat radiasi (radiation receptor attenuation/RIA)—faktor utama yang membatasi transmisi cahaya pada serat yang diiradiasi. Perkembangan ini memperpanjang masa pakai serat dalam aplikasi intensif radiasi sekaligus meningkatkan keandalan data.