圖為中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)磁約束聚變等離子體裝置“科大一環(huán)”? 中科院空天信息研究院供圖

新華網(wǎng)北京6月24日電（王瑩）記者從中國科學(xué)院空天信息研究院獲悉，近日,，在國家重大科研裝備研制項(xiàng)目“高功率納秒激光器及精密探測(cè)儀器研制”支持下,，中國科學(xué)院空天信息研究院和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等單位聯(lián)合研制出高速高精度激光湯姆遜散射儀。這標(biāo)志著我國在該領(lǐng)域達(dá)到國際領(lǐng)先水平,，為未來磁約束聚變能裝置的高精度測(cè)量奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),。

據(jù)科研人員介紹，在磁約束聚變反應(yīng)裝置工作過程中,，偏濾器將承受巨大的能量泄放,，需要對(duì)等離子體電子溫度進(jìn)行提前預(yù)警和實(shí)時(shí)反饋控制，實(shí)現(xiàn)脫靶而避免等離子體損傷器壁進(jìn)而導(dǎo)致災(zāi)難性后果,?；诟哳l高能激光的湯姆遜散射測(cè)量是精確測(cè)量等離子體電子溫度的唯一可靠測(cè)量手段，激光的工作頻率決定了溫度預(yù)警的采樣時(shí)間間隔,，間隔越小系統(tǒng)預(yù)警越及時(shí),，裝置運(yùn)行安全系數(shù)越高。

然而,，限于激光器能量和頻率水平,我國以往等離子體溫度診斷采用數(shù)十赫茲的低頻激光器,，采樣間隔寬，遇到緊急情況無法及時(shí)預(yù)警,，導(dǎo)致裝置運(yùn)行存在巨大風(fēng)險(xiǎn),。在這一背景下，自2015年起,，空天信息研究院聯(lián)合中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所和同濟(jì)大學(xué)等單位歷時(shí)3年時(shí)間,，突破了高能量高光束質(zhì)量激光傳輸與放大、激光相位共軛波前畸變校正,、大口徑/大尺寸激光放大模塊,、大功率脈沖激光驅(qū)動(dòng)電源等關(guān)鍵技術(shù)，于2017年4月在國際上首次發(fā)布重復(fù)頻率200赫茲,、脈沖能量5焦耳,、脈沖寬度6.6納秒,、光束質(zhì)量1.7倍衍射極限的高頻高能激光指標(biāo)，將我國納秒脈寬激光器的功率水平提高了1個(gè)數(shù)量級(jí),。

今年5月,，在“科大一環(huán)”磁約束聚變等離子體裝置開展實(shí)驗(yàn)中，基于重復(fù)頻率200赫茲,、單脈沖能量5焦耳的激光脈沖，實(shí)現(xiàn)了小于5電子伏特的電子溫度測(cè)量精度,，電子溫度安全預(yù)警時(shí)間間隔達(dá)5毫秒,，所獲得的預(yù)警時(shí)間是國際同類系統(tǒng)的一半，指標(biāo)提高一倍,。

以200赫茲/5焦耳激光器為光源,，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)攻克了大功率激光傳輸系統(tǒng)綜合降噪,、收集光學(xué)精準(zhǔn)對(duì)焦,、弱光信號(hào)探測(cè)提取等難題，成功地研制我國迄今精度最高的激光湯姆遜散射檢測(cè)系統(tǒng),。研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出基本完善的工藝流程,，核心器件/部件實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，形成了整機(jī)工程化制造能力,。

記者了解到,，研究團(tuán)隊(duì)后續(xù)將開展更高功率,、更高頻率激光器的研發(fā)和更高精度的診斷實(shí)驗(yàn),計(jì)劃將激光器的工作頻率提高至500赫茲，檢測(cè)系統(tǒng)提供2毫秒的安全預(yù)警時(shí)間間隔和1電子伏特的電子溫度測(cè)量精度,，為下一代磁約束聚變裝置安全運(yùn)行提供高速預(yù)警手段,。