近日，国际科学仪器领域期刊《Review of Scientific Instruments》（RSI，2026年第97卷）正式刊发了由德国马克斯·普朗克等离子体物理研究所、美国奥本大学、西班牙塞维利亚大学等机构联合W7-X聚变装置团队完成的重磅研究成果。在这项针对相干成像光谱（CIS）技术核心参数校准的关键研究中，HÜBNER Photonics旗下C-WAVE系列连续波可调谐激光器作为核心实验设备，为全波段高精度测量提供了关键支撑，其性能与可靠性得到了国际顶尖科研团队的权威验证。
聚焦聚变诊断核心痛点
相干成像光谱技术（CIS）是一种基于相机的偏振干涉测量技术，能够实现光谱量的高空间分辨率二维测量。该技术最广泛的应用领域是聚变等离子体诊断。与基于双折射晶体的其他系统类似，CIS诊断系统具有特征性的延迟色散 或群延迟 ，即干涉仪相位响应随波长微小变化产生的变化程度。这种色散特性是必须精确表征的关键系统参数之一，只有通过准确表征才能从原始诊断信号中推导出物理相关量（如离子流速度和温度）。
可控核聚变是人类未来清洁能源的核心发展方向，而等离子体诊断技术则是聚变装置稳定运行的“眼睛”。相干成像光谱（CIS）作为一种基于相机的偏振干涉测量技术，能够以高空间分辨率实现光谱量的二维测量，是当前磁约束聚变装置中测量等离子体离子流速、温度等关键物理参数的核心诊断手段。
W7-X 等离子体呈橙色，部分偏滤器板以黑色呈现，其挡板以灰色标注。（左上角）图 1 中 (C^{2+}) 号流速测量示例概览，展示了三套 W7-X CIS 系统及其观测几何结构。（右上角）观测几何结构示意图，包含通过 SOL CIS-S 系统获得的刮削层（SOL）最后闭合磁通面。（右下角）通过 SOL CIS-M 系统获得的刮削层（SOL）中 (C^{2+}) 号温度测量示例。（左下角）通过 CICERS 系统获得的芯部 (C6+) 号温度测量示例。
在CIS技术的实际应用中，延迟色散（群延迟）是决定物理量测量精度的核心系统参数，只有对其实现精准表征，才能从原始诊断信号中反演出真实的等离子体物理信息。但传统校准光源（如光谱灯、二极管激光器、单色仪）可覆盖的波长范围有限，无法触及聚变研究中多个关键特征谱线所在的波段，只能通过估算方法获取延迟色散数据，而估算方法的可靠性此前一直缺乏全面、系统的验证。
本次刊发的研究，正是针对这一行业痛点，全面验证了基于内插、外推的延迟色散估算方法的精度与适用边界，同时分析了光学硬件性能、环境条件对估算结果的影响，为CIS诊断技术在聚变装置中的常规化、高精度应用提供了关键依据。
C-WAVE激光器
为完成本次验证工作，研究团队搭建了三套不同配置的CIS系统，全面覆盖W7-X聚变装置中刮削层杂质流速测量、刮削层离子温度测量、芯部电荷交换复合光谱测量三大核心应用场景，不同系统分别采用了不同的晶体、成像镜头与相机配置，以还原真实的诊断应用环境。
三套系统的示意图（含主要组件）。干涉仪单元各组件下方的箭头表示其光轴的旋转取向。
在实验过程中，研究团队基于两套C-WAVE系列连续波可调谐激光器，完成了450-750nm全波段无间隙的延迟色散直接测量，以实测数据作为“金标准”，对比了幂律拟合、基于系统响应模拟的校正因子法两种主流估算方案的精度表现；同时通过调整参与估算的实测数据量，明确了实现可靠估算所需的最少测量次数，还系统分析了晶体对准偏差、镜头质量、环境温度变化对延迟色散估算精度的影响规律。
基于 W7-X 装置 C-WAVE VIS 激光器在 455 nm 附近开展的激光扫描示例 所示数据均来自 SOL CIS-S 系统。 (a) 波长计完成的全波长测量结果以蓝色呈现，图像中心位置解算的 SOL CIS-S 系统响应以橙色呈现。 (b) 波长计完成的全波长测量结果以蓝色呈现，筛选出用于分析的数据点以绿色呈现。 (c) 以参考波长为基准计算的相位差与波长差对应关系。橙色曲线为数据的线性拟合结果；数据误差棒由相位测量的统计涨落计算得到，相位差在图像中心位置解算。 (d) 全相机传感器范围内，相位差随波长差的变化斜率（即 Φ₀′）。
