近日，美国光子学巨头Coherent与日本Faraday 1867 Holdings签署了一份意向书（LOI），目标是扩大高温超导（HTS）磁带的制造规模，以便在核聚变反应堆的大规模部署中得到广泛应用，同时也有利于推动绿色能源转型。Coherent的准分子激光器在此合作中有望得到更广泛的应用。

在近十年，无碳能源的前景迅速发展，促使托卡马克设备不断进步，同时也推动了高温超导磁带的需求增长。高温超导磁带，作为制造超强电磁铁的关键技术，其主要应用于磁约束聚变反应堆，以限制并控制等离子体。值得关注的是，Faraday 1867 Holdings旗下的日本子公司Faraday Factory Japan LLC已经成为了全球领先的高温超导（HTS）磁带制造商。

Coherent公司的LEAP准分子激光器是一款工业标准的脉冲激光沉积产品，它的出现极大地推动了高温超导磁带的制造进程。

根据英国聚变初创公司托卡马克能源（Tokamak Energy）公司的说法，磁场在托卡马克装置中起着限制和控制带电等离子体的作用。这些强磁场能让等离子体加热到1亿摄氏度以上的温度——这是聚变成为商业上可行的能源所需的门槛。在这之后，球形托卡马克中的强大磁铁可以实现更紧凑的约束，增加等离子体密度和功率，同时避免了液氦冷却的昂贵需求。

通过在环绕等离子体的电磁体线圈阵列周围传递大电流，可以产生强大的磁场。这些磁体是由托卡马克能源公司称之为“突破性”的高温超导磁带缠绕而成。

Faraday 1867 Holdings旗下子公司——Faraday Factory Japan LLC自2012年以来一直在生产高温超导磁带。上述意向书提到了该日本工厂的战略，以满足全球对HTS磁带的需求。Coherent表示，从现在到2027年，对这种磁带的需求预计将增长10倍。

该日本公司使用离子束辅助沉积（IBAD）、脉冲激光沉积（PLD）、银磁控溅射和铜电化学镀等方法，需要几个制造步骤来制造这种磁带。其中，基于准分子的脉冲激光沉积（PLD）是唯一经过验证的批量生产方法，可以制造具有多层HTS带材所需质量的稀土钡铜氧化物 （REBCO） 薄膜。

法拉第工厂在其网站上描述称：“脉冲激光沉积（PLD）是一种非常强大的工具，可以生产高质量的功能性涂料。沉积过程是由激光束在高温下击中带有缓冲层的金属带上的目标而产生的羽流产生的。HTS化合物是一种复杂的氧化物材料，而PLD方法在生产严格控制成分、厚度和微观结构的高温超导层中起着重要作用。”

据称，该公司与Coherent签署的意向书概述了一项利用该公司的“LEAP”激光器提高高温超导制造能力的战略。

Coherent表示：“相干LEAP准分子激光器是可编程逻辑器件的行业标准，可用于制造HTS磁带。LEAP激光器基于氟化氩（ArF）、氟化氪（KrF）和氯化氙（XeCl）源，发射波长分别为193 nm、248 nm和308 nm，输出功率可达300W。它们已经在一系列工业应用中使用，例如有机LED和MicroLED显示屏生产的激光升降台。

相干公司准分子激光业务部门高级副总裁Kai Schmidt表示：“我们知道，参与核聚变能源竞赛的国家正在努力加快高温超导磁带供应链的建设，每年增长速度以千公里计，以保持聚变技术的飞速发展。”

法拉第日本工厂的代表主任Sergey Lee则补充称：“我们已经与Faraday 1867合作了十多年，我们的激光器渴望在HTS磁带生产提升阶段发挥重要作用。HTS磁带的应用领域不仅限于聚变反应堆——它们包括无损耗能量传输、零碳航空和集装箱船、无氦核磁共振系统、先进的宇宙飞船推进系统等等。这些应用正在推动HTS磁带市场的年增长率达到两位数，因此投资HTS磁带制造能力的紧迫性显而易见。”

HTS磁带是实现像托卡马克这样的磁约束聚变反应堆的关键技术之一。与以往的技术相比，托卡马克的设计更简单，结构更紧凑，运行成本更低。HTS磁带可以在几十开尔文的温度下工作，从而消除了基于不可持续的液氦技术的昂贵冷却系统的需求。磁约束聚变反应堆预计最终能够产生千兆瓦的无碳电力，净收益超过10％，因此在全球向绿色能源过渡的过程中可能会发挥重要的作用。