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在激光发明30余年后,随着微加工技术的进步,以及对激光物理研究与激光器件的深入了解,各类微型半导体激光器相继被开发出来,包括微盘激光器、光子晶体缺陷态激光器和纳米线激光器。1992年,美国贝尔实验室成功实现了首个微盘激光器,利用微盘中的回音壁模式,让光在微盘内反复反射,产生共振反馈并实现激射。1999年,美国加州理工大学通过在二维光子晶体中引入点缺陷来约束光,实现了首个光子晶体缺陷态激光器。2001年,美国加州大学伯克利分校首次利用纳米线的端面作为反射镜,成功实现了半导体纳米线激光器。这些激光器将特征尺寸降低至单个真空波长的量级,然而由于光学衍射极限的限制,这些基于介电谐振腔的激光器难以进一步缩小。
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二是加料与排灰问题。聚变等离子体被约束在真空室内,形成一种类似“甜甜圈”的形状。在“甜甜圈”环向轴中心位置附近的等离子体密度和温度最高,越往边界参数越低。传统加料方式注入的中性气体氘和氚,难以深入等离子体芯部,其燃烧效率难以提高。同时堆芯等离子体聚变反应,会产生大量的氦,也被称为氦灰。氦灰容易堆积在芯部,导致等离子体性能退化,甚至引发等离子体熄灭。
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