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公開番号2025175952
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-03
出願番号2025063150
出願日2025-04-07
発明の名称音響波を用いたキャビティダンパーデバイスを備えた光学増強キャビティ
出願人ブルーレーザーフュージョンインク.,Blue Laser Fusion Inc.
代理人弁理士法人瑛彩知的財産事務所
主分類H01S 3/10 20060101AFI20251126BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】レーザーを生成するように構成された光源を含むレーザーシステムを提供する。
【解決手段】レーザーシステムは、光源に結合され、レーザーの強度を増加させるように構成された光学増強キャビティ、および光学増強キャビティに結合されたキャビティダンパーを備える。さらに、レーザーシステムは、キャビティダンパーに結合され、レーザーを回折させる音響波を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
レーザー発生システムであって、
３００Ｔｏｒｒ以下の真空環境下に維持され、０．１メートルから１キロメートルの長さを有する光学増強キャビティ（Optical Enhancement Cavity:ＯＥＣ）であって、連続波（Continuous Wave：ＣＷ）またはパルスからなるレーザービームの強度を、光源から第１の光路上に出力されるＣＷまたはパルスエネルギーの少なくとも一部を該光学増強キャビティ内で循環させることにより、初期のエネルギー出力強度からより高いエネルギー出力強度へ増加させるように構成された光学増強キャビティと；
前記光学増強キャビティに結合され、前記第１の光路上を伝播する前記レーザービームの伝播を所定の時刻に繰り返し変更し、前記第１の光路上を伝播する前記レーザービームの進行方向を、前記光学増強キャビティの外部でかつ前記第１の光路の外部にある第２の光路へ変更させるように構成された光路変更デバイスと；
所定の周波数を有し、前記光路変更デバイスを調整するように構成されたタイミングデバイスであって、少なくとも一対のミラー間での前記レーザービームの所定サイクル数の往復後に、前記光路変更デバイスを調整し、前記レーザービームの各サイクルにおいて前記ＣＷまたは前記パルスの強度が段階的に増加するように構成されたタイミングデバイスと；
前記タイミングデバイスおよび前記光路変更デバイスに結合された駆動デバイスであって、分布ブラッグ反射器（Distributed Bragg Reflector：ＤＢＲ）ミラーの光学素子に対して音響波を用いてレーザービームを相互作用させることにより、前記レーザービームを抽出可能とし、前記第１の光路を伝播する前記レーザービームの進行方向を前記第２の光路へ変更させるように構成された駆動デバイスと；
を備える、
レーザー発生システム。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
請求項１に記載のレーザー発生システムであって、
前記光学増強キャビティ（ＯＥＣ）は、反射率が９９．９９％を超える一対の高反射ミラーから構成されたファブリペローキャビティであり、
前記各高反射ミラーは、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓＤＢＲまたは誘電体ＤＢＲを含む誘電体分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を備え、
前記所定の時刻は、０．００１マイクロ秒から１０秒の範囲であり、応答時間は１ピコ秒から３０マイクロ秒の範囲であり、
前記パルスのエネルギー出力は、０．００１ミリジュールから１メガジュールの範囲である、
レーザー発生システム。
【請求項３】
請求項１に記載のレーザー発生システムであって、
前記ＤＢＲは、０．０１ＭＨｚ～１０ＧＨｚの範囲の音響波に結合されており、回折角は０．００００１度～１０度の範囲で変更され、
前記レーザービームは、シングルモードまたはマルチモードとして特徴付けられる、
レーザー発生システム。
【請求項４】
請求項２に記載のレーザー発生システムであって、
前記誘電体ＤＢＲは、少なくともＨｆＯ
２
、ＳｉＯ
２
、Ｔａ
２
Ｏ
５
、ＴｅＯ
２
、ガラス、石英、Ｇｅ、ＰｂＭＯ
４
、ＬｉＮｂＯ
３
、ＫＤＰ、ＫＨ
２
ＰＯ
４
、ＢＢＯ、ＢＴＯ、またはそれらの組み合わせから選択される、
レーザー発生システム。
【請求項５】
請求項１に記載のレーザー発生システムであって、
前記レーザービームの回折は、音響光学変調器（Acoustic Optical Modulator ：ＡＯＭ）によって引き起こされる、
レーザー発生システム。
【請求項６】
請求項１に記載のレーザー発生システムであって、
前記レーザービームの回折は、ピエゾトランスデューサによって生成された音響波により引き起こされる、
レーザー発生システム。
【請求項７】
請求項６に記載のレーザー発生システムであって、
前記ピエゾトランスデューサは、ＤＢＲミラーの背面の一部領域または背面全体に配置されている、
レーザー発生システム。
【請求項８】
請求項１に記載のレーザー発生システムであって、
前記レーザービームは、１０２０ｎｍ～１０７０ｎｍの発振波長を有する、
レーザー発生システム。
【請求項９】
請求項１に記載のレーザー発生システムであって、
前記ＤＢＲミラーは、少なくともIII族窒化物材料、III-V族材料、またはそれらの組み合わせから構成され、
前記相互作用は、回折、透過、反射、またはそれらの任意の組み合わせから選択される、
レーザー発生システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のレーザー発生システムであって、
前記III-V族窒化物材料および前記III-V族材料は、ピエゾトランスデューサ内に提供されている、
レーザー発生システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【背景技術】
【０００１】
本発明は、一般的に核融合エネルギー生成技術に関する。特に、本発明は、核融合エネルギー用のレーザーシステムおよび方法、関連方法、さらに具体的には、キャビティ領域からレーザーをダンピングする技術を提供する。一例として、本発明は、電力、宇宙船、旅行、その他の航空、陸上、および水上の車両、防衛用途（例えば、衛星、航空宇宙、陸上およびミサイル防衛、潜水艦、船舶）、バイオテクノロジー、化学、機械、電気、および通信および／またはデータ用途のためのエネルギー生成を含む、様々な用途に適用することができる。
続きを表示（約 1,600 文字）【０００２】
太古の昔から、人間は木材、石炭、石油、ガスなどの天然資源からエネルギー源を開発してきた。しかし、木材や石炭を燃焼すると、大気中に望ましくない炭素粒子が放出されるなど、深刻な汚染問題が生じる。石油やガスも同様の制限があり、「地球温暖化」の主な原因となっている。原子力、風力、水力、太陽エネルギーなどの再生可能エネルギー源は有望だ。しかし、このような再生可能エネルギー源には他の欠点がある。風力エネルギーは風が吹いていなければ利用できない。太陽エネルギーは太陽が沈んだら利用できない。水力エネルギーは水のある地域に限定され、原子力エネルギーは有望だが、廃棄物の発生やリアクターの信頼性の低さ、危険性などの大きな問題がある。もう１つの有望なエネルギー源として、核融合エネルギーがある。
【０００３】
核融合エネルギーは、２つの原子核が融合して、その過程で大量のエネルギーを放出するエネルギー生成の一種である。核融合反応の燃料（主に水素）は地球上に豊富に存在し、反応によって温室効果ガスやその他の有害な汚染物質が発生しないため、クリーンで豊富なエネルギー源として期待されている。
【０００４】
核融合反応を実現するには、主に慣性核融合（ＩｎｅｒｔｉａｌＣｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔＦｕｓｉｏｎ： ICF）と磁気閉じ込め型核融合（ＭａｇｎｅｔｉｃＣｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔＦｕｓｉｏｎ： MCF）の2つのアプローチがある。
【０００５】
慣性核融合（ＩＣＦ）は、高エネルギーレーザーまたは粒子ビームを用いて、小さな燃料ペレットを圧縮及び加熱し、核融合を起こす。ＩＣＦの主な利点は、比較的少量の燃料で、比較的低コストで核融合反応を起こすことができる点だ。しかし、このプロセスはまだ実験段階にあり、実用的なエネルギー源として検討するには、技術的に大きな課題が残っている。
【０００６】
磁気閉じ込め型核融合（ＭＣＦ）は、強力な磁場を用いて水素燃料のプラズマ（高温のイオン化ガス）を閉じ込め、加熱して核融合を起こす方法だ。最も一般的なＭＣＦは、トカマク核融合と呼ばれ、トロイダル（ドーナツ型）のチャンバーを使用してプラズマを閉じ込める。プラズマは、チャンバー周囲のコイル巻線に電流を流して発生させる強い磁場によって、チャンバーの中心に保持される。プラズマは、粒子ビームまたは電磁波によってエネルギーが注入されることで加熱される。
【０００７】
ＭＣＦの主な利点は、より大規模な核融合反応を起こす可能性があり、発電に適していることだ。しかし、ＩＣＦよりも複雑でコストも高く、実用的なエネルギー源として検討するには、まだ克服すべき技術的な課題が多い。
【０００８】
ＩＣＦとＭＣＦは、近年著しい進歩を遂げており、世界中でこれらの技術に関する実験施設がいくつかある。しかし、ネットエネルギー生成（核融合反応によって生成されるエネルギーが、反応を開始および維持するために必要なエネルギーよりも大きいこと）を伴う持続的な核融合反応を実現することは、依然として大きな技術的課題となっている。
【０００９】
核融合エネルギーには、磁化標的核融合やミューオン触媒核融合など、他のアプローチも検討されている。しかし、これらのアプローチは、まだ開発の初期段階にある。核融合エネルギーがエネルギー源として実現可能かどうかは、まだ明らかになっていない。
【００１０】
以上から、核融合エネルギーは、クリーンで豊富なエネルギー源となる可能性を秘めているが、実用的なエネルギー源として検討するには、大きな技術的課題を克服しなければならない。
【発明の概要】
（【００１１】以降は省略されています）

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