DOI: https://doi.org/10.1017/hpl.2025.10102
تاريخ النشر: 2026-01-01
المؤلف: Colin N. Danson وآخرون
الموضوع الرئيسي: تفاعلات الليزر والبلازما والتشخيصات
نظرة عامة
في عام 2019، نشر المؤلفون مراجعة شاملة بعنوان “ليزر بيوات و إكساوات في جميع أنحاء العالم” في مجلة علوم وهندسة الليزر عالي الطاقة. لقد حظيت هذه المراجعة باهتمام كبير، كما يتضح من أكثر من 1000 استشهاد على Google Scholar وأكثر من 750 على Web of Science. يستغل المؤلفون هذه الفرصة للتفكير في التقدمات والحالة الحالية لمجال تكنولوجيا الليزر عالي الطاقة، مما يشير إلى تأثيره المتزايد وأهميته في البحث العلمي.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على التقدم السريع في مجال الليزر عالي الطاقة للغاية، مع التأكيد على تخصصها في مجالات البحث المختلفة والتطبيقات. تستفيد الدراسات عالية الكثافة والمجالات العالية من زيادة الطاقة القصوى، بينما تعزز الأنظمة عالية الطاقة المتوسطة الموثوقة التطبيقات في مسرعات الجسيمات والحقول الطبية الحيوية. قدمت مراجعة محورية نُشرت في عام 2015، بعنوان “ليزر بيوات في جميع أنحاء العالم”، نظرة شاملة على حالة الليزر عالي الطاقة للغاية، والتي تم توسيعها لاحقًا في مراجعة عام 2019 التي شملت مساهمات من خبراء عالميين وأصبحت مرجعًا رئيسيًا في هذا المجال.
تتكون ورقة 2019 من ثلاثة أقسام رئيسية: نظرة جغرافية على مرافق الليزر، ونظرة استرجاعية على 50 عامًا من تطوير الليزر عالي الطاقة للغاية، ومناقشة حول التقنيات المستقبلية. بالإضافة إلى ذلك، تقدم المنشورات الهامة من Waxer وآخرين و Li وآخرين رؤى حول علم الليزر الأساسي وخارطة طريق للتطوير المستقبلي لليزر بيوات قصير النبض، على التوالي. تهدف هذه الافتتاحية إلى التأكيد على التطورات الرئيسية الأخيرة، والتقدم في قدرات المرافق، وآفاق المستقبل في مجتمع الليزر عالي الطاقة للغاية منذ آخر مراجعة رئيسية.
مناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على التقدمات الكبيرة في مرافق الليزر عالي الطاقة عبر مناطق مختلفة، وخاصة في الولايات المتحدة وآسيا وأوروبا. في الولايات المتحدة، توسعت LaserNet US لتشمل 11 مرفقًا لليزر عالي الطاقة، مع تطورات ملحوظة مثل إدخال ليزر 3 PW ZEUS في جامعة ميتشيغان والمرفق القادم ATLAS في جامعة ولاية كولورادو، الذي سيضم ليزرات بيوات ذات معدل تكرار عالٍ متزامن. في هذه الأثناء، في آسيا، حققت الصين تقدمًا ملحوظًا مع عدة مرافق، بما في ذلك ترقيات لمرفق SG-II UP وتكليف أنظمة جديدة مثل منصة الليزر تشونغ مينغ في جامعة شانغهاي جياو تونغ، والتي تهدف إلى البحث المتقدم في الديناميكا الكهربائية الكمومية وفيزياء البلازما.
في أوروبا، يتطور مشهد أبحاث الليزر عالي الطاقة مع مبادرات مثل Laserlab-Europe، التي تضم الآن 48 شريكًا، وإنشاء مرافق البنية التحتية للضوء المتطرف (ELI)، التي تعمل ومتاحة للمستخدمين. تناقش الورقة أيضًا ظهور أنظمة متعددة بيوات وإكساوات، مثل مرفق XCELS في روسيا ومشروع OPAL في الولايات المتحدة، التي تهدف إلى دفع حدود تكنولوجيا الليزر. علاوة على ذلك، تؤكد القسم على الاهتمام المتزايد في طاقة الاندماج، مع العديد من الشركات الخاصة والمبادرات الحكومية على مستوى العالم، وخاصة في الولايات المتحدة وأوروبا، التي تركز على استغلال الليزر عالي الطاقة لأبحاث الاندماج بالاحتجاز القسري (ICF) والتسويق. بشكل عام، فإن التقدم السريع في الليزر عالي الطاقة للغاية مدفوع بكل من الاستفسار العلمي والتطبيقات العملية، بما في ذلك توليد الطاقة والتقنيات الطبية.
DOI: https://doi.org/10.1017/hpl.2025.10102
Publication Date: 2026-01-01
Author(s): Colin N. Danson et al.
Primary Topic: Laser-Plasma Interactions and Diagnostics
Overview
In 2019, the authors published a comprehensive review titled “Petawatt and exawatt class lasers worldwide” in the journal High Power Laser Science and Engineering. This review has garnered significant attention, evidenced by over 1000 citations on Google Scholar and more than 750 on Web of Science. The authors utilize this opportunity to reflect on the advancements and current status of the field of high-power laser technology, indicating its growing impact and relevance in scientific research.
Introduction
The introduction highlights the rapid advancements in the field of ultra-high-power lasers, emphasizing their specialization in various research areas and applications. High-intensity and high-field studies benefit from increasing peak power, while reliable high-average-power systems are enhancing applications in particle accelerators and biomedical fields. A pivotal review published in 2015, titled “Petawatt class lasers worldwide,” provided a comprehensive overview of the state of ultra-high-power lasers, which was further expanded in a 2019 review that included contributions from global experts and became a key reference in the field.
The 2019 paper is structured into three main sections: a geographical overview of laser facilities, a retrospective on 50 years of ultra-high-power laser development, and a discussion on future technologies. Additionally, significant publications by Waxer et al. and Li et al. offer insights into the underlying laser science and a roadmap for the future development of short-pulse petawatt lasers, respectively. This editorial aims to underscore recent key developments, advancements in facility capabilities, and future prospects in the ultra-high-power laser community since the last major review.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights significant advancements in high-power laser facilities across various regions, particularly in the United States, Asia, and Europe. In the United States, LaserNet US has expanded to include 11 high-power laser facilities, with notable developments such as the introduction of the 3 PW ZEUS laser at the University of Michigan and the upcoming ATLAS facility at Colorado State University, which will feature synchronized high-repetition-rate petawatt lasers. Meanwhile, in Asia, China has made remarkable progress with multiple facilities, including upgrades to the SG-II UP facility and the commissioning of new systems like the Chongming laser platform at Shanghai Jiao Tong University, aimed at cutting-edge research in quantum electrodynamics and plasma physics.
In Europe, the landscape of high-power laser research is evolving with initiatives like Laserlab-Europe, which now comprises 48 partners, and the establishment of the Extreme Light Infrastructure (ELI) facilities, which are operational and accessible to users. The paper also discusses the emergence of multi-petawatt and exawatt systems, such as the XCELS facility in Russia and the OPAL project in the United States, which aim to push the boundaries of laser technology. Furthermore, the section emphasizes the growing interest in fusion energy, with numerous private companies and government initiatives globally, particularly in the U.S. and Europe, focused on leveraging high-power lasers for inertial confinement fusion (ICF) research and commercialization. Overall, the rapid advancements in ultra-high-power lasers are driven by both scientific inquiry and practical applications, including energy generation and medical technologies.