2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high stable optically pumped two-color far-infrared laser with back-talk less for plasma diagnostics
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16K04984
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| Research Institution | Chubu University |
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Principal Investigator |
中山 和也 中部大学, 工学部, 准教授 (40434584)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
秋山 毅志 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (80370138) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | レーザー安定化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，大型で高密度化するプラズマ装置における核融合プラズマ計測では，波長50 μm帯の遠赤外レーザーを用いる新しい計測システムが必要とされている。しかし，光と電波の谷間に位置するこの領域では，光源を含め，計測手法が確立していない。そこで，2波長同時発振型のレーザー光源，干渉・偏光計測法，各構成要素(光学素子，検出器)の開発を進めている。高精度かつ高信頼性のプラズマ計測を実現するには，レーザー発振の安定化が必須である。光励起型遠赤外レーザーでは，励起光の戻り光の除去が長年の課題となっている。本研究では，バックトークレスの9R(8)CO2レーザー励起の48-，57-μm CH3ODレーザーの安定発振を実証し，その安定化技術を確立する。
本研究ではこれまでに，(1)励起用CO2レーザーの安定化，(2)光アイソレーターの試験，(3)バックトークの影響と遠赤外レーザーの動作特性の測定，(4)低熱膨張合金製ロッドによる遠赤外レーザー共振器の固定，(5)遠赤外レーザー用光学素子の開発を行ってきた。実際の遠赤外レーザーを用いたプラズマ計測では，光ヘテロダイン干渉法による計測が行われており，本研究のレーザー装置は2本のレーザー管(A:プローブ，B: ローカル)を持つ双子型となっている。干渉計測においては，AとBの差周波(ビート信号)の安定性が重要となる。
そこで最終年度は，双子型として動作させ，光アイソレーターにより戻り光を除去し，遠赤外レーザー装置の各共振器長を同時制御することで，2波長レーザー発振の出力及びビート周波数の長時間安定化を試みた。その結果，2波長共に±1.5 %/hの出力安定性，0.6 MHz±13 kHz/h(48-μmレーザー)，1.7 MHz±17 kHz/h(57-μmレーザー)のビート周波数安定性を達成した。また，2波長合計で1 Wを超える出力を得ることができた。
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