มนุษยชาติยืนอยู่บนขอบแห่งการควบคุมพลังงานสะอาดอย่างไม่จำกัด ด้วยเทคโนโลยีเลเซอร์พลังงานสูงที่ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่สำคัญ ในการแสวงหานิวเคลียร์ฟิวชันที่มีการควบคุม นักวิทยาศาสตร์กำลังผลักดันขีดจำกัดของความสามารถด้านเลเซอร์อย่างต่อเนื่อง บทความนี้สำรวจการประยุกต์ใช้อุปกรณ์เลเซอร์พลังงานสูงในการวิจัยฟิวชันการจำกัดความเฉื่อยและปฏิสัมพันธ์ระหว่างสสารแสง ขณะเดียวกันก็เน้นย้ำถึงการมีส่วนร่วมทางเทคโนโลยีของ Exail ในการสนับสนุนความพยายามที่ล้ำหน้าเหล่านี้
เลเซอร์พลังงานสูงหมายถึงระบบเลเซอร์แบบพัลซิ่งที่สามารถส่งพลังงานเอาท์พุตได้ 100 มิลลิจูลหรือสูงกว่า ด้วยการขยายเสียง ระบบเหล่านี้สามารถบรรลุระดับพลังงานถึงกิโลจูลหรือเมกะจูลได้ เมื่อรวมกับระยะเวลาพัลส์ระดับนาโนวินาที พลังงานพัลส์ที่สูงดังกล่าวจะแปลงเป็นพลังงานแสงสูงสุดที่ไม่ธรรมดา ตัวอย่างเช่น 1 จูลที่ส่งมอบใน 10 นาโนวินาทีจะผลิตพลังงานสูงสุดในหน่วยหลายร้อยเมกะวัตต์ ปัจจุบันเทคโนโลยีไฟเบอร์เลเซอร์เป็นแนวทางที่มีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับการใช้งานเลเซอร์กำลังสูง โดยได้รับประโยชน์จากการพัฒนาอุตสาหกรรมอย่างกว้างขวางซึ่งขับเคลื่อนโดยภาคโทรคมนาคม
ในการวิจัยฟิวชั่นจำกัดแรงเฉื่อย (ICF) เลเซอร์พลังงานสูงจะสร้างอุณหภูมิและแรงกดดันที่รุนแรงซึ่งจำเป็นในการบีบอัดและให้ความร้อนเชื้อเพลิงดิวทีเรียม-ทริเทียมจนถึงสภาวะฟิวชัน นอกเหนือจากฟิวชั่นแล้ว เลเซอร์เหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างสสารแสงในฟิสิกส์พลาสมาและฟิสิกส์ความหนาแน่นพลังงานสูง
สำหรับโรงงานเลเซอร์ขนาดใหญ่ เช่น LULI2000 ของฝรั่งเศส โรงงานเลเซอร์ STFC ของสหราชอาณาจักร หรือระบบระดับเมกะจูล เช่น National Ignition Facility (NIF) ในสหรัฐอเมริกา และ Laser Mégajoule (LMJ) ในฝรั่งเศส การควบคุมเวลาที่แม่นยำของพัลส์เลเซอร์แสดงถึงข้อกำหนดพื้นฐาน เทคโนโลยีการสร้างพัลส์ช่วยให้สามารถควบคุมการส่งพลังงานเลเซอร์ได้อย่างแม่นยำ เพิ่มประสิทธิภาพในการหลอมรวมและความน่าเชื่อถือในการทดลอง
ระบบ ModBox-FrontEnd ของ Exail แสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าที่สำคัญในประสิทธิภาพการสร้างพัลส์ชั่วคราว ความสามารถในการสร้างพัลส์เลเซอร์ที่มีโปรไฟล์ชั่วคราวโดยพลการในขณะที่ยังคงอัตราการเกิดซ้ำสูง โซลูชันแบบครบวงจรนี้ให้คอนทราสต์และความเสถียรที่เหนือกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการมอดูเลชั่นทั่วไป
อุปกรณ์เลเซอร์ขนาดเมกะจูลทำการทดลองที่ซับซ้อนเป็นพิเศษโดยการซิงโครไนซ์ลำแสงเลเซอร์หลายร้อยลำเข้ากับชิ้นงานขนาดมิลลิเมตรอย่างแม่นยำ การทดลองเหล่านี้ก่อให้เกิดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่รุนแรงและสภาพแวดล้อมการแผ่รังสี รวมถึงรังสีเอกซ์แบบพัลส์ นิวตรอน 14 MeV และรังสีแกมมา ภายในห้องทดลองเหล่านี้ อุปกรณ์ทั้งหมด ตั้งแต่การวินิจฉัยด้วยเลเซอร์และพลาสมา ไปจนถึงระบบควบคุม จะต้องทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือภายใต้การสัมผัสรังสีที่รุนแรง
เทคโนโลยีไฟเบอร์ออปติกมีข้อดีหลายประการในสภาพแวดล้อมเหล่านี้ รวมถึงความทนทานโดยธรรมชาติและภูมิคุ้มกันต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ระบบไฟเบอร์แบบพิเศษทำหน้าที่เป็นเครื่องมือวัดที่สำคัญ ช่วยให้สามารถรวบรวมข้อมูลแบบเรียลไทม์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการกำหนดจังหวะพัลส์เลเซอร์และแอปพลิเคชันการสร้างรูปร่าง
เป็นเวลากว่าทศวรรษที่ Exail ทำหน้าที่เป็นซัพพลายเออร์แต่เพียงผู้เดียวของเส้นใยวินิจฉัยที่แข็งตัวด้วยรังสีให้กับโรงงานต่างๆ รวมถึง NIF และ LMJ เส้นใยพิเศษเหล่านี้รักษาคุณภาพและความแม่นยำของข้อมูลแม้ในสภาพแวดล้อมที่มีรังสีสูงสุดใกล้กับเป้าหมายการทดลอง ก่อนที่จะมีการพัฒนา การทดลองจำนวนมากดำเนินไปอย่าง "ตาบอด" ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากไม่สามารถกู้คืนข้อมูลเป้าหมายได้เพียงพอ
ห้องปฏิบัติการร่วม LabH6 ก่อตั้งขึ้นผ่านความร่วมมือระหว่าง Exail และ Hubert Curien Laboratory (CNRS/IOGS/St-Etienne University) มุ่งเน้นการพัฒนาเทคโนโลยีใยแก้วนำแสงสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง การวิจัยเกี่ยวกับผลกระทบของรังสีต่อเส้นใยซิลิกาช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการลดทอนที่เกิดจากรังสี (RIA) อย่างต่อเนื่อง ซึ่งเป็นปัจจัยหลักที่จำกัดการส่งผ่านแสงในเส้นใยที่ถูกฉายรังสี การพัฒนาเหล่านี้ช่วยยืดอายุการใช้งานของไฟเบอร์ในการใช้งานที่ใช้รังสีเข้มข้นในขณะที่เพิ่มความน่าเชื่อถือของข้อมูล
