據(jù)中國激光雜志社網(wǎng)，于2025年11月07日?qǐng)?bào)道，在人類尋求終極清潔能源的漫長征程中，核聚變——模仿太陽發(fā)光發(fā)熱的機(jī)制——始終是那座最耀眼卻難以企及的“能源之巔”。長期以來，這場競賽主要由“托卡馬克”等磁約束路徑主導(dǎo)。然而，自2022年美國勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）的“國家點(diǎn)火裝置”（NIF）歷史性地實(shí)現(xiàn)“能量凈增益”以來，另一條賽道正以前所未有的速度升溫，這就是激光聚變，也稱為慣性約束聚變（ICF）。
NIF的成功如同一聲發(fā)令槍，證明了“高功率激光轟擊靶丸”這條路徑在物理上是可行的。但NIF本身是一臺(tái)科研驗(yàn)證裝置，龐大、低效且昂貴。真正的挑戰(zhàn)在于如何將這一瞬即逝的“點(diǎn)火”變?yōu)榭沙掷m(xù)運(yùn)行、具有商業(yè)經(jīng)濟(jì)性的發(fā)電站。正是這一歷史性機(jī)遇，催生了一批背景雄厚、技術(shù)路線各異的初創(chuàng)公司。他們不再是NIF的簡單跟隨者，而是帶著各自的“獨(dú)門絕技”，在驅(qū)動(dòng)源、靶丸設(shè)計(jì)、點(diǎn)火方案上大膽創(chuàng)新，一場關(guān)乎未來能源格局的商業(yè)競賽已經(jīng)開啟。
下面將深入介紹全球激光聚變領(lǐng)域最受矚目的七家先鋒企業(yè)，解碼他們各自通往“人造太陽”的獨(dú)特路徑。
Longview Fusion Energy：“復(fù)刻與優(yōu)化”大師
Longview Fusion Energy（成立于2021年，總部位于美國加州）的戰(zhàn)略在整個(gè)行業(yè)中顯得尤為清晰和務(wù)實(shí)。他們的核心理念是“快速工程化”，即不去冒險(xiǎn)探索全新的聚變物理，而是選擇一條“捷徑”：全面繼承并商業(yè)化NIF已經(jīng)驗(yàn)證成功的慣性約束聚變物理模型（DT燃料）。
他們的“復(fù)刻”并非簡單的復(fù)制。NIF所基于的激光技術(shù)原型可追溯至上世紀(jì)70年代，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率極低（<1%）且每天僅能發(fā)射幾次，這在商業(yè)上是完全不可行的。Longview的“優(yōu)化”核心在于用現(xiàn)代、高效、高重頻的二極管泵浦固態(tài)激光器（DPSSL）來取代表現(xiàn)不佳的老舊系統(tǒng)。DPSSL技術(shù)是現(xiàn)代激光工業(yè)的成熟產(chǎn)物，能夠以每秒多次的頻率發(fā)射，且能量效率高得多。
這種“復(fù)刻+優(yōu)化”的路徑被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)商業(yè)發(fā)電的最快途徑之一。Longview的行動(dòng)也證明了其決心：2024年4月，公司宣布已聘請(qǐng)全球工程巨頭福陸公司（Fluor）為其設(shè)計(jì)首座示范電站。這標(biāo)志著他們已經(jīng)從“是否可行”的物理階段，邁入“如何落地”的工程階段，目標(biāo)直指2030年代中期的并網(wǎng)發(fā)電。
Blue Laser Fusion：諾獎(jiǎng)加持的“藍(lán)色激光”變革者
Blue Laser Fusion（成立于2022年，總部位于美國加州）的登場極具顛覆性，其技術(shù)靈魂人物是2014年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主、“藍(lán)光LED之父”中村修二（Shuji Nakamura）教授。該公司的核心**，正是中村教授的專利技術(shù)——高功率、高效率的氮化鎵（GaN）半導(dǎo)體藍(lán)色激光器。
為什么選擇藍(lán)色激光？在激光聚變中，驅(qū)動(dòng)激光的波長至關(guān)重要。NIF等機(jī)構(gòu)使用的是紅外或綠光，而燃料靶丸對(duì)這些波長的能量吸收率并不理想，大量能量會(huì)被反射和散射。而波長更短的藍(lán)色激光（約450nm）理論上能顯著提升能量吸收效率，據(jù)Blue Laser Fusion稱，其靶丸對(duì)藍(lán)光的吸收率有望達(dá)到80%以上。這意味著能以更少的輸入能量實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火，極大提升能量耦合效率，從而大幅降低對(duì)驅(qū)動(dòng)器的要求和成本。
憑借這一獨(dú)特的工具，Blue Laser Fusion的最終目標(biāo)也更為遠(yuǎn)大：實(shí)現(xiàn)更清潔、更安全的“無中子“聚變反應(yīng)，即氫-硼（pB11）聚變。2024年3月，該公司在由伊藤忠商事和軟銀等領(lǐng)投的種子輪中融資3750萬美元，足見資本市場對(duì)這一“諾獎(jiǎng)級(jí)”技術(shù)路線的青睞。
Xcimer Energy：深紫外激光的探索者
如果說Blue Laser Fusion的藍(lán)光是高效之選，那么Xcimer Energy（成立于2022年，總部位于美國丹佛）則追求極致的效率。他們選擇了行業(yè)內(nèi)一條極為獨(dú)特的技術(shù)路線：氟化氪（KrF）準(zhǔn)分子激光器。這種激光器產(chǎn)生的是深紫外（248 nm）激光，波長比藍(lán)光更短。該公司宣稱的優(yōu)勢(shì)主要包括：極高的耦合效率：波長越短，等離子體吸收越好，能量損失越小；高能量轉(zhuǎn)換效率：其采用的“電子束泵浦”技術(shù)，電光轉(zhuǎn)換效率可達(dá)10%以上，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)的固態(tài)激光器；低成本制造：KrF激光技術(shù)在半導(dǎo)體光刻等領(lǐng)域已有成熟應(yīng)用，具備大規(guī)模低成本制造的潛力。
Xcimer的目標(biāo)是利用這一套“高效、低成本、可量產(chǎn)”的激光驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在商業(yè)慣性聚變競賽中實(shí)現(xiàn)“降維打擊”。 2024年6月，公司完成了由Hedosophia領(lǐng)投、洛克希德·馬丁風(fēng)險(xiǎn)投資等機(jī)構(gòu)跟投的1億美元A輪融資，這筆資金也成為了其技術(shù)路線可行性的有力證明。
Marvel Fusion：納米靶丸與“非熱平衡”的奇襲
來自德國慕尼黑的Marvel Fusion（成立于2019年）同樣將目光鎖定在“終極燃料”——?dú)?硼（pB11）無中子聚變上。但其實(shí)現(xiàn)方式與眾不同，堪稱“奇襲”。
NIF的“中心點(diǎn)火”路徑，需要消耗巨大能量將燃料極端壓縮至超高密度和溫度。而Marvel試圖繞過這條艱難的道路，利用超短脈沖（飛秒級(jí)）的高強(qiáng)度激光，轟擊其精心設(shè)計(jì)的特殊納米結(jié)構(gòu)靶丸。這種方案不追求傳統(tǒng)的熱平衡（即不需要將燃料加熱到數(shù)十億度），而是試圖利用激光與等離子體之間復(fù)雜的“非熱平衡”相互作用來直接觸發(fā)聚變反應(yīng)。
這是一種在基礎(chǔ)物理上就與NIF截然不同的思路。如果成功，將極大降低工程難度。2024年，Marvel邁出了從理論走向現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵一步：宣布在美國科羅拉多州立大學(xué)（CSU）投資1.5億美元，建設(shè)一座結(jié)合了高強(qiáng)度短脈沖和高能量長脈沖的全新激光設(shè)施，以驗(yàn)證其革命性的技術(shù)方案。
Focused Energy：“質(zhì)子快點(diǎn)火”的效率革命
Focused Energy（成立于2021年）是一家從德國“GSI亥姆霍茲重離子研究中心”和達(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)衍生而來的“學(xué)院派”勁旅，其創(chuàng)始人團(tuán)隊(duì)堪稱激光聚變領(lǐng)域的權(quán)威。他們專注于一條被理論證明最高效的激光聚變路徑之一：“質(zhì)子快點(diǎn)火”（Proton Fast Ignition）。
這個(gè)方案如同“二級(jí)火箭”般精密，分為兩步：第一步是壓縮——首先，用能量較低的納秒激光脈沖（長脈沖）像“捏”氣球一樣，將DT燃料球高度壓縮，但并不點(diǎn)燃它；第二步是點(diǎn)火——然后，在燃料密度達(dá)到峰值的瞬間，另一束獨(dú)立的、超強(qiáng)超短的皮秒激光脈沖（短脈沖）精準(zhǔn)轟擊靶丸上的特制錐形結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生一束高能質(zhì)子束。這束質(zhì)子束像“火花塞”一樣，從外部精準(zhǔn)地“點(diǎn)燃”已被壓縮的燃料核心。
理論上，這種“先壓縮、后點(diǎn)火”的方式，所需的總激光能量遠(yuǎn)低于NIF的中心點(diǎn)火方案，實(shí)現(xiàn)比NIF方案高出一個(gè)數(shù)量級(jí)甚至更多的能量增益。這是實(shí)現(xiàn)商業(yè)聚變（即高增益、低成本）的理想途徑之一。
Ex-Fusion：“分階段商業(yè)化”的務(wù)實(shí)路徑
Ex-Fusion（成立于2021年）脫胎于日本激光聚變研究的重鎮(zhèn)——大阪大學(xué)激光工程研究所（ILE）。這家總部位于大阪的公司，展現(xiàn)了一種獨(dú)特的“分階段商業(yè)化”戰(zhàn)略。
他們清楚地認(rèn)識(shí)到，實(shí)現(xiàn)聚變發(fā)電（目標(biāo)2035年）是一個(gè)長期過程。因此，在最終目標(biāo)實(shí)現(xiàn)之前，Ex-Fusion選擇將其核心技術(shù)——高功率激光系統(tǒng)和激光驅(qū)動(dòng)中子源——率先應(yīng)用于其他高價(jià)值市場，以產(chǎn)生早期收入、迭代技術(shù)并“以戰(zhàn)養(yǎng)戰(zhàn)”。
其首批商業(yè)應(yīng)用極具想象力，主要包括兩大方向：
激光推進(jìn)：利用激光脈沖燒蝕靶丸產(chǎn)生的等離子體推力，為衛(wèi)星提供變軌動(dòng)力，或主動(dòng)清除危險(xiǎn)的太空碎片；
緊湊型中子源：開發(fā)用于醫(yī)療同位素生產(chǎn)（如癌癥治療）和先進(jìn)半導(dǎo)體無損檢測的中子源設(shè)備。
這種務(wù)實(shí)的策略使其在漫長的研發(fā)周期中能“自我造血”，穩(wěn)步推進(jìn)其聚變發(fā)電的宏大藍(lán)圖。
Hb11 Energy：非熱平衡的另一位挑戰(zhàn)者
Hb11 Energy（成立于2017年）是來自澳大利亞新南威爾士大學(xué)（UNSW）的衍生公司，其技術(shù)建立在聯(lián)合創(chuàng)始人Heinrich Hora教授數(shù)十年的氫-硼（pB11）聚變理論研究之上。
與Marvel Fusion一樣，Hb11也專注于清潔的pB11聚變，并且也采用“非熱平衡”方案。但其技術(shù)細(xì)節(jié)有所不同：Hb11聲稱使用兩束不同類型的激光。第一束納秒激光用于產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)大的“非線性力”約束場（類似慣性，但原理不同），將燃料約束住；第二束皮秒激光則在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)介入，觸發(fā)“雪崩式”的聚變反應(yīng)。
這種方案同樣旨在繞過傳統(tǒng)聚變所需的天文數(shù)字般的高溫，如果成功，將是聚變工程學(xué)上的重大突破。2024年8月，該公司獲得了澳大利亞政府的合作研究中心項(xiàng)目（CRC-P）資助，用于加速開發(fā)其關(guān)鍵的聚變靶丸技術(shù)。
一場“百花齊放”的能源革命
NIF的“點(diǎn)火”成功，開啟了激光聚變的“大航海時(shí)代”。從加州到慕尼黑，從丹佛到大阪，我們看到的不再是單一的技術(shù)路徑，而是一場“百花齊放”的創(chuàng)新爆炸。
無論是Longview的務(wù)實(shí)工程化、Blue Laser和Xcimer的驅(qū)動(dòng)源革命，還是Marvel、Focused Energy與Hb11在點(diǎn)火物理上的大膽突破，抑或是Ex-Fusion的曲線商業(yè)化。每一家公司都在用自己的方式，試圖解開商業(yè)聚變這個(gè)終極難題。這場競賽沒有絕對(duì)的對(duì)錯(cuò)，只有最終的成敗。NIF證明了它在物理上“可能”，而這些先鋒企業(yè)正在爭分奪秒，試圖向世界證明它在商業(yè)上“可行”且“經(jīng)濟(jì)”。
未來十年的進(jìn)展將至關(guān)重要。在這多條并行的道路上，無論哪一條最終率先沖過終點(diǎn)，都將徹底改寫人類的能源版圖。
全球激光聚變的商業(yè)化浪潮正以前所未有的速度推進(jìn)，無論是驅(qū)動(dòng)源的革新、靶丸的設(shè)計(jì)還是點(diǎn)火方案的突破，這一切都離不開高能量密度物理與高功率激光科學(xué)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)和持續(xù)創(chuàng)新。中國激光雜志社旗下的High Power Laser Science and Engineering（HPL）和Laser and Particle Beams（LPB）期刊一直深入追蹤這一領(lǐng)域的前沿學(xué)術(shù)進(jìn)展。
HPL期刊簡介:
HPL創(chuàng)刊于2013年，是目前國際上唯一全面反映光學(xué)大科學(xué)工程——激光聚變點(diǎn)火研究的專業(yè)期刊，專注于發(fā)表高功率激光領(lǐng)域的最新理論研究、最前沿的技術(shù)及工程應(yīng)用成果，尤其是在慣性約束聚變、實(shí)驗(yàn)室天體物理，激光與物質(zhì)相互作用、高能量密度物理等方向。在2025年中科院期刊最新分區(qū)，HPL位列物理與天體物理1區(qū)，同時(shí)位于JCR光學(xué)類期刊Q1區(qū)，IF值為5.7。期刊同名會(huì)議，第六屆高功率激光科學(xué)與工程學(xué)術(shù)研討會(huì)由中國激光雜志社和中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所聯(lián)合主辦，將于2026年4月17–21日在四川成都舉辦。
歡迎各位專家學(xué)者投稿、參會(huì)！
LPB期刊簡介:
2026年起，中國激光雜志社正式出版國際學(xué)術(shù)期刊Laser and Particle Beams（LPB）。LPB專注于發(fā)表激光與粒子束技術(shù)基礎(chǔ)科學(xué)及前沿應(yīng)用領(lǐng)域的高質(zhì)量研究成果，為全球科研人員搭建了一個(gè)分享創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)、交流技術(shù)進(jìn)展的一流學(xué)術(shù)平臺(tái)。LPB已被SCIE、EI及SCOPUS等知名數(shù)據(jù)庫收錄，2024年影響因子1.9。
