在地球上实现可控核聚变并将其用于能源生产，是一个富有远见的宏伟目标，旨在可持续地满足人类日益增长的能源需求。随着美国加州国家点火装置（NIF）成功证明利用激光辐射驱动聚变反应产生能源的可行性，这一愿景离现实又近了一步。自此，基于激光的核聚变研究获得了重大进展。构建如此庞大而高功率的激光系统，需要能够承受高强度辐射的光学元件。因此能承受极端辐射强度的高性能大型光学元器件的研发在此进程中起着关键作用。

     德国LAYERTEC公司十五年来持续致力于扩展大型光学元件的高质量镀膜技术，并通过开发新型制造工艺来满足日益增长的需求。本文将结合Layertec公司的技术开发进展，探讨激光核聚变领域高性能光学元件面临的挑战与解决方案。

     在激光可控核聚变系统中，为了调控、放大并最终将激光辐射精准导向燃料靶丸，必须使用特制的大型光学器件——这些器件通常具有矩形外廓，尺寸介于500至1000mm之间。这些光学元件必须同时满足多项严苛要求：

• 高脉冲能量：需要优化镀膜设计并保持极高的表面洁净度；

• 高平均功率耐受性：即便微小的吸收损耗也会导致性能衰退、元件发热及热透镜效应；

• 最小化光束畸变：以确保精准的能量分布控制；

• 长期稳定性：光学元件须在持续运行期间始终保持其标定性能参数。

       自2007年起，LAYERTEC公司就致力于攻克这些技术难题，并逐步实现大型光学元件表面处理方案的规模化应用。其初期目标是将原本仅适用于1英寸和2英寸光学元件的优质镀膜工艺，拓展应用到直径达半米的光学元件上。2007年激光技术博览会上，Layertec公司就已展示了首批研发成果。在随后的数年间，针对此类大尺寸光学元件的全套生产工艺（包括研磨、抛光、超声波清洗及计量检测）逐步得到完善。

     在后续的扩建阶段，Layertec公司的制造能力已提升至可处理长达1200mm的光学元件。随着2023年专用制造部门的设立，新增的生产线进一步满足市场对大型光学元件日益增长的需求。如今，LAYERTEC已掌握应对未来大型高性能光学元件需求的核心技术体系：

1. 1. 抛光技术：

• 采用多阶段抛光工艺（传统与CNC数控技术）

• 最大加工长度可达2000毫米

1. 2. 清洗工艺：

• 自主研发超声波清洗系统

• 可处理长达1200mm的光学元件

1. 3. 镀膜技术：

• 离子辅助蒸发镀膜：最大1200mm

• 磁控溅射镀膜：最大600mm

1. 4. 计量检测：

• 多种干涉仪（平面/柱面/球面检测）

• 自由曲面扫描测量系统

• 表面粗糙度测量设备（含原子力显微镜AFM）

• 多台多传感器三坐标测量机(CMM)

• 自动化表面缺陷检测系统

• 镀膜特性分析（包括光学参数振荡-腔衰荡光谱OPO-CRD、光腔衰荡PCI技术、激光损伤阈值测量）

• 
  

    目前，LAYERTEC研制的大型光学元件已成功应用于工业界和科研合作伙伴开发的高能激光系统。针对聚变发电站的工业级应用需求，以下技术挑战尤为突出：

1. 1. 近无缺陷表面：

• 为实现最高激光损伤阈值，光学元件表面缺陷必须极低（如＜25微米）

• 不同于可进行质量筛选的小型光学件，大型元件要求全产业链具备深厚的工艺积累。为此，LAYERTEC早在数年前就自主研发了自动化缺陷检测与分类系统

1. 2. 规模化生产能力：

• 大型激光装置需批量供应光学元件，且须兼顾成本优化与交付周期缩短

• 规模化生产必须确保这些高要求光学器件的批次质量稳定性。

      当前，LAYERTEC正通过德国联邦教研部（BMBF）资助的两大激光聚变研究项目——PriFUSIO与SHARP，着力攻克这些技术难题。通过与产学研各界的合作，共同推进激光聚变领域的新概念与新技术研发。在应对这些极端严苛的技术挑战时，LAYERTEC从光学制造、清洗、镀膜到计量检测的全流程高度集成化生产能力，正展现出显著优势。

    Layertec公司简介：LAYERTEC公司成立于1990年，是耶拿Friedrich Schiller University的衍生企业。Layertec公司专注于制造最高品质7um微米）波段。自上世纪90年代初以来，我们的产品已广泛应用于全球工业界、高校及科研机构，为近年来激光技术领域的多项重大突破提供了关键支持。

      Layertec公司将高精度光学制造与多种先进镀膜技术（包括磁控溅射、离子束溅射、热蒸发镀膜、离子辅助电子束蒸发等）完美结合。这种独特的综合生产能力使其能够对光学元件从研磨、抛光、清洗到最终镀膜的全流程进行严格的质量管控。

      目前，LAYERTEC拥有超过400名员工从事精密光学制造，并配备了45套最先进的镀膜系统。多元化的镀膜工艺使其能够采用溅射和蒸发镀膜技术，处理包括氟化物、氧化物、介质和金属等多种材料，全面覆盖从VUV到NIR的整个波长范围。这些设备的不同产能配置，使Layertec既能满足大客户的批量生产需求，也能以具有竞争力的价格为科研机构提供小批量产品及研发原型器件。

     北京海科思锐光电仪器有限公司作为Layertec公司在中国的正式授权代理商，负责其宣布产品在中国的市场推广、销售以及售后服务。随着中国激光技术的高速发展，北京海科思锐对Layertec激光镜片的销售额保持着年均30%以上的增长速度，已经与众多国内激光器核激光设备企业和科研单位建立了长期的合作关系，成为高端激光镜片最重要的供应商之一。