별을 움직이는 그 에너지와 동일한 에너지를 활용하여 사실상 무한하고 깨끗한 전력원을 공급할 수 있는 세상을 상상해 보십시오. 이것이 바로 우리의 에너지 환경을 혁신할 잠재력을 지닌 핵융합이 약속하는 미래입니다. 자기 가두기와 관성 가두기는 핵융합을 실현하고 지속 가능한 청정 에너지 생산을 현실로 만들 수 있는 두 가지 유망한 기술입니다.
국립점화시설(NIF)은 레이저 구동 관성 구속 방식을 활용하여 양의 이득이라는 획기적인 성과를 달성했습니다. 이로 인해 개발 속도가 가속화되었으며 상용화 일정도 앞당겨졌습니다. 실용적인 발전소를 구축하기 위해서는 과학적·공학적 과제를 해결해야 할 뿐만 아니라, 비용 효율적이고 신뢰할 수 있는 장치 및 제품을 공급할 수 있는 공급망 파트너를 확보해야 합니다. 레이저 핵융합에 필요한 매우 높은 펄스 에너지를 처리하기 위해서는 기존 주류 레이저 응용 분야를 훨씬 뛰어넘는 성능과 작동 능력을 갖춘 광학 제품이 필요합니다. 이것이 바로 공급망의 주요 과제입니다.
Coherent 수십 년에 걸쳐 다양한 형태와 크기의 레이저 및 전달 광학 부품을 공급해 온 경험을 바탕으로, 관성 핵융합 에너지 개발을 뒷받침할 수 있는 독보적인 입지를 Coherent . 광 파이버 비선형 결정부터 다이오드 이르기까지, 당사의 포괄적인 제품 및 솔루션 포트폴리오는 핵융합 연구의 발전을 주도하고 있습니다.
레이저 핵융합 기술의 발전에 광학 기술이 어떤 중요한 역할을 하는지 살펴보겠습니다.
핵융합용 Coherent
Coherent 레이저 발생 및 빔라인 구축이라는 까다로운 요구 사항을 충족하도록 설계된 다양한 광학 부품을 핵융합 연구계에 공급해 Coherent -
다이오드 : 고출력 레이저 다이오드 핵융합 응용 분야에서, 특히 핵융합 반응의 시작에 핵심적인 역할을 하는 다이오드 고체 레이저(DPSSL) 구동에 있어 매우 중요한 역할을 합니다. 이 부품들의 벽면 효율은 시스템의 전반적인 에너지 효율에 직접적인 영향을 미치며, 에너지 집약적인 핵융합 공정의 운영 비용을 최소화하고 손실을 줄이면서 최대의 에너지를 공급할 수 있도록 보장합니다.
고출력 레이저 다이오드는 대량 생산이 가능하며, 그 파장 DPSSL파장 정밀하게 일치시켜 최적의 에너지 전달을 보장할 파장 . 또한 핵융합에 필요한 극한 조건을 달성하기 위해서는 고강도 펄스가 필요하므로, 피크 출력 또한 매우 중요합니다.
고출력 레이저 다이오드는 크기가 작아 고밀도 집적이 가능하므로, 고출력 응용 분야에 필요한 레이저 다이오드 규모 확장이 용이합니다. 이러한 다이오드의 내구성, 즉 작동 수명이 입증되었으며, 이는 상업용 핵융합 발전소의 실현 가능성을 위해 필수적인 장기간의 안정적인 작동에 핵심적인 요소입니다. 내구성이 뛰어난 다이오드는 유지보수 및 교체 비용을 절감하여 전체 시스템의 신뢰성과 경제적 타당성을 높여줍니다.
각각 8개의 바(bar)로 구성된 100개의 스택에서 나오는 빔을 결합하여, 78mm × 78mm의 제곱형 단면을 가진 균일한 빔으로 만드는 턴키 방식의 350kW QCW 다이오드 모듈입니다.
대형 광학 부품: 광학적 손상을 완화하기 위해 사용되는 큰 빔 직경으로 인해 광학 개구부가 크게 증가하며, 일부 광학 부품의 직경은 최대 1m(39인치)에 달합니다. 투과형 광학 부품을 이용한 초점 조정은 극도로정밀도 요구하며, 핵융합 시설에서 흔히 발생하는 높은 강도와 가혹한 환경을 견뎌낼 수 있는 대형 광학 부품이 필요합니다.
당사는 NIF의 “최종 광학 어셈블리(Final Optics Assembly)”에 사용되는 웨지 포커스 렌즈(WFL)를 공급합니다. 각 WFL은 400mm x 400mm 크기에 초점 거리 7.7m의 오프축 비구면 렌즈 , 고품질 용융 실리카로 렌즈 . 당사는 컴퓨터로 제어되는 일련의 연마 및 측정 장비를 활용하여 정밀도 이러한 부품에 요구하는 탁월한 수준의 정밀도 달성합니다. 당사는 전 세계적으로 극소수에 불과한 제조사 중 하나로 , 이러한 대구경 정밀도 비구면 광학 부품을 대량으로 안정적으로 생산할 수 있습니다.
국립점화시설(National Ignition Facility)에서 사용되는 구경 400×400mm의 대형 쐐기형 렌즈가 시험 중입니다.
광 파이버: Coherent 최적의 성능을 발휘하도록 설계된 포괄적인 특수 광섬유 제품군을 Coherent , 이는 가장 낮은 광암화 현상, 가장 흡수 , 그리고 넓은 모드 필드 영역을 특징으로 합니다. 이 광섬유들은 단일 주파수, ultrafast 및 고출력 레이저의 규모 확대에 이상적입니다. 당사의 XLMA 광섬유와 함께 자주 사용되는 이 제품들은 고에너지 핵융합 연구 분야에서 시드 주입 레이저로서 중요한 역할을 수행합니다.
결정: 페타와트급 레이저 시스템 증폭기 전반에 걸쳐 이득 결정과 비선형 주파수 변환 결정이 광범위하게 사용됩니다. 대부분의 핵융합 레이저의 최종 단계에서는 레이저의 주파수를 3배로 높여야 하며, 이는 두 개의 결정을 사용하여 두 단계에 걸쳐 이루어집니다. 변환 효율은 출력 밀도가 높아질수록 향상되지만, 이는 손상 임계값과 균형을 이루어야 합니다. 대구경 결정 제조에는 상당한 어려움이 따르지만, 당사는 수십 년에 걸친 상업적 성공 경험을 바탕으로 계속해서 크기의 한계를 넓혀가고 있습니다.
레이저 진단: 핵융합 연구를 위한 레이저 측정은 시드 레이저와 고출력 레이저 모두에 대한 정밀한 모니터링 및 제어를 포함합니다. Coherent 이러한 요구 사항에 맞춘 다양한 레이저 측정 제품을 Coherent . 제품 라인업에는 빔 진단용 카메라, 서모파일, 열전 센서, 그리고 LabMax Touch와 같은 독립형 측정기가 포함되어 있어, 에너지 및 출력 측정에 대한 정확한 분석과 데이터 로깅을 가능하게 합니다. 일반적인 센서로는 최대 1kHzsapphire :sapphire MaxBlack 세라믹 코팅 센서, 더 빠른 10kHz 속도용 확산 금속 센서, 그리고 Nd:YAG 레이저용 스펙트럼 보정 광학 확산기가 있습니다. 고출력 레이저의 경우, PM10K+를 통해 최대 12kW까지의 출력 측정이 가능합니다. 이러한 도구들은 핵융합 시스템에서 포괄적인 레이저 모니터링에 필요한 정확성과 신뢰성을 제공합니다.
데이터 및 펄스 분석 기능을 갖춘 고출력·고에너지 NIST 추적 가능 계측기.
아이솔레이터: 당사의 고성능 광학 회전기 및 아이솔레이터는 핵융합 연구의 까다로운 요구 사항을 충족하도록 설계되어, 과학자들이 핵융합에 필요한 극한 조건을 구현할 수 있도록 지원합니다. 가장 까다로운 응용 분야를 위해 EOC는 PAVOS Ultra 제품 라인을 개발했습니다. 이 칼륨-테르븀-불화물(KTF) 기반 아이솔레이터는 성능 면에서 획기적인 향상을 제공합니다. PAVOS Ultra의 열 렌즈 이동은 현저히 감소했으며, 약간 음의 값을 보입니다. 이는 KTF가 높은 평균 출력 레이저에 적합하고, TGG(테르븀 갈륨 가닛)는 고에너지 레이저에 더 적합함을 의미합니다. KTF를 고성능 편광판 및 열 관리 기술과 결합하면 시장을 선도하는 제품을 만들 수 있습니다. 당사는 최첨단 레이저 부품을 제공함으로써 핵융합 기술의 발전을 위해 최선을 다하고 있습니다.
표준 및 맞춤형 아이솔레이터는 넓은 개구부와 높은 전력 처리 능력을 제공하며, 열 렌즈 현상을 현저히 줄이면서도 빔 품질을 유지합니다.
레이저 증폭기: Astrella ultrafast 증폭기는 최고의 신뢰성, 가동 시간 및 업계 최고의 성능을 위해 설계 및 제작된 최신형 올인원 kHz 레이저 시스템입니다. 이 시스템은 fs(펨토초) 소재 가공과 같은 다양한 과학적 응용 분야 및 산업 공정에서 널리 활용되고 있습니다.
It can be used as a reliable front-end for low-to-mid level high intensity laser facilities, though more typically provides <35 fs or <100 fs pulses for time-resolved and multidimensional coherent spectroscopy, THz spectroscopy, ultrafast electron diffraction, attosecond and high-harmonic generation experiments and EUV/soft X-ray spectroscopy. With up to 9 mJ/pulse it is an ultimate choice for wide range of scientific applications. The unique design features, like sealed stretcher-compressor, hands-free oscillator and thermally-stabilized sub-systems have been optimized by HALT/HASS protocols providing reliability expected in industrial laser systems. It is an ideal source to pump an optical parametric amplifier to extend the wavelength coverage from UV to mid-IR.
요약
고도로 전문화된 핵융합 연구 분야에서, 당사는 빔 전달 및 집광을 위한 핵심 구성 요소를 다수 공급하고 있습니다. 모든 제품군은 타 제조사가 따라올 수 없는 뛰어난 성능을 자랑합니다. 좁은 선폭의 고출력 QCW 다이오드 , 정밀도 광학 부품 및 결정체, 동급 최고의 모드 유지 아이솔레이터부터 최첨단 이득 광섬유에 이르기까지 다양한 제품을 제공합니다.
당사는 국립점화시설(NIF) 및 ITER를 비롯한 주요 핵융합 연구 기관들과 성공적인 협력 관계를 이어왔습니다. 이러한 파트너십은 당사가 주요 프로젝트의 까다로운 요구 사항을 충족하고 해당 분야의 획기적인 발전에 기여할 수 있는 역량을 입증합니다.
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