High-repetition-rate target injection and precise steering of multiple laser beams are essential for realizing laser-driven inertial fusion energy (IFE) reactors. EX-Fusion Inc. has established a facility to demonstrate these capabilities for the Fast Ignition scheme named the EX-Fusion Continuous Operation Laser Reactor (XF-COLR). Laser beam tracking and illumination of a free-falling stainless steel ball with a diameter of 1 mm were carried out at 10 Hz using multiple nanosecond and femtosecond lasers. The system with real-time correction of beam positions continuously operated for up to 12 h under ambient conditions and for 2.5–3 min under vacuum. Tracking performance, evaluated as standard deviations for 1500 shots under vacuum conditions, reached 121–139 m in the horizontal direction and 63–121 m in the vertical direction. The expected uncertainty at the engagement point propagated from the sensors was approximately 157 m. To the best of our knowledge, this is the first demonstration of dynamic tracking of an injected target using multiple laser beams steered by mirrors at 10 Hz, providing a reference for the development of future IFE reactors.
高繰り返しターゲット入射と複数レーザービームの精密なステアリングは、レーザー駆動慣性核融合エネルギー(IFE)炉を実現するために不可欠である。EX-Fusion Inc.は、ファストイグニッション方式向けにこれらの能力を実証するための施設、EX-Fusion Continuous Operation Laser Reactor (XF-COLR)を設立した。直径1 mmの自由落下するステンレス鋼球のレーザービーム追跡と照射は、複数のナノ秒およびフェムト秒レーザーを用いて10 Hzで実施された。ビーム位置のリアルタイム補正を備えたシステムは、大気条件下で最大12 h、真空中で2.5–3 min連続運転した。真空条件下での1500ショットの標準偏差として評価された追跡性能は、水平方向で121–139 m、垂直方向で63–121 mに達した。センサーから伝播した照射点における予想不確かさは約157 mであった。我々の知る限り、これは、ミラーによってステアリングされた複数のレーザービームを用いた入射ターゲットの動的追跡を10 Hzで実証した初めての例であり、将来のIFE炉開発のための参照点を提供するものである。