2013 Fiscal Year Annual Research Report
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23760813
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
安原 亮 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 助教 (30394290)
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| Keywords | 高出力レーザー / トムソン散乱計測 / マルチパス / 高温プラズマ |
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| Research Abstract |
大出力レーザー技術を応用した、共振器型マルチパスレーザー散乱装置を実証することを目的とする。像転送光学系と偏光光学系によってプラズマを介した共振器構造を作成して、レーザー光をプラズマ中に複数回往復させることにより時間分解能や散乱光量の向上を実現する。これによりレーザートムソン散乱計測装置の時間分解能をサブミリ秒へ短縮し、測定可能温度領域を20keV以上の高温度領域へと拡大する。また散乱信号強度増加により測定精度を向上させる。このようなレーザー散乱計測装置高性能化により、大型ヘリカル装置（LHD）プラズマを始めとした環状プラズマ物理の総合理解に寄与するとともに産業用、民生用等の多くのプラズマの電子温度・電子密度計測への応用が期待できる。
本研究では、偏光光学素子と像転送光学系を用いたマルチパス光学系を提案し実証実験を行った。筑波大学のGAMMA10装置にマルチパス光学系を設置し、レーザー光を往復して（2回のプラズマとレーザー光との相互作用によって）約２倍の散乱光量の増加を確認した。これは計算によって算出した散乱光量の増加と一致した。さらに電気光学素子を用いた偏光制御素子をマルチパス光学系に導入することによって、４パス以上のトムソン散乱光の発生をGAMMA10で確認した。これらのGAMMA10での実証結果を受けて、LHDへの導入を試みた。LHDに既設のトムソン散乱装置に往復用のミラー、像転送用レンズの取り付けを行った。これによって通常のトムソン散乱装置に加えてレーザー光を往復させて、1つのレーザーパルスで散乱光を2回発生させることが可能となった。
当初計画したリング型共振器は、装置の制約で構築できなかったがより単純な構造の直線型共振器構造を用いてマルチパストムソン散乱装置を実証した。これにより、マルチパストムソン散乱方式による精密計測によってプラズマ物理研究を進める予定である。
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