人類は、高エネルギーレーザー技術を重要な触媒として、無制限のクリーンエネルギーの利用という瀬戸際に立っています。制御された核融合の追求において、科学者はレーザー能力の限界を絶えず押し広げています。この記事では、慣性閉じ込め核融合と光と物質の相互作用の研究における高エネルギーレーザー施設の応用を探求し、これらの最先端の取り組みを支援するExailの技術的貢献を強調します。
高エネルギーレーザーは、100ミリジュール以上の出力エネルギーを供給できるパルスレーザーシステムとして定義されています。増幅を通じて、これらのシステムはキロジュールまたはメガジュールに達するエネルギーレベルを達成できます。ナノ秒スケールのパルス持続時間と組み合わせると、このような高いパルスエネルギーは、並外れたピーク光パワーに変換されます。たとえば、10ナノ秒で1ジュールを供給すると、数百メガワットのピークパワーが発生します。ファイバーレーザー技術は現在、高出力レーザーアプリケーションにとって最も効率的なアプローチであり、電気通信部門が推進する広範な産業開発の恩恵を受けています。
慣性閉じ込め核融合（ICF）の研究では、高エネルギーレーザーが、重水素-トリチウム燃料を融合条件に圧縮し加熱するために必要な極端な温度と圧力を生成します。核融合を超えて、これらのレーザーは、プラズマ物理学と高エネルギー密度物理学における光と物質の相互作用の研究において重要な役割を果たしています。
フランスのLULI2000、英国のSTFCレーザー施設、または米国のNational Ignition Facility（NIF）やフランスのLaser Mégajoule（LMJ）などのメガジュール級システムのような大規模レーザー施設にとって、レーザーパルスの正確な時間的制御は基本的な要件です。パルス整形技術により、レーザーエネルギーの供給を正確に制御し、融合効率と実験の信頼性を高めることができます。
ExailのModBox-FrontEndシステムは、時間的パルス整形性能の大幅な進歩を表しています。高い繰り返し率を維持しながら、任意の時間的プロファイルを持つレーザーパルスを生成できるこの統合ソリューションは、従来の変調アプローチと比較して優れたコントラストと安定性を提供します。
メガジュール級レーザー施設は、ミリメートルスケールのターゲットに数百本のレーザービームを正確に同期させることで、非常に複雑な実験を行います。これらの実験では、パルスX線、14 MeVの中性子、ガンマ線など、強烈な電磁的乱れと放射線環境が生成されます。これらの実験チャンバー内では、レーザーやプラズマ診断から制御システムまで、すべての機器が強烈な放射線への曝露下で確実に動作する必要があります。
光ファイバー技術は、これらの環境において、固有の堅牢性と電磁干渉に対する耐性など、複数の利点を提供します。特殊なファイバーシステムは、レーザーパルスのタイミングや整形アプリケーションなど、リアルタイムのデータ収集を可能にする重要な測定器として機能します。
Exailは10年以上にわたり、NIFやLMJなどの施設に耐放射線診断ファイバーの独占サプライヤーとして貢献してきました。これらの特殊なファイバーは、実験ターゲット付近の最も高い放射線環境下でもデータの品質と精度を維持します。これらの開発以前は、十分なターゲット情報を回復できないため、多くの実験が事実上「盲目」で進行していました。
Exailとユベール・キュリエン研究所（CNRS/IOGS/サンテティエンヌ大学）の共同研究室であるLabH6は、極限環境向けの光ファイバー技術の開発に焦点を当てています。シリカファイバーに対する放射線の影響に関する研究は、放射線誘起減衰（RIA）性能の継続的な改善を推進しています。これは、照射されたファイバーにおける光伝送を制限する主な要因です。これらの開発は、放射線集中的なアプリケーションにおけるファイバーの寿命を延ばし、データの信頼性を高めます。
