| 研究課題/領域番号 |
09558063
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
飯尾 俊二 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助教授 (90272723)
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| 研究分担者 |
高橋 正雄 東芝電力, 産業システム技術開発センター・超電導・量子応用技術担当, 主務(研究職)
寺井 清寿 東芝電力, 産業システム技術開発センター・超電導・量子応用技術担当, 主査(研究職)
筒井 広明 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助手 (20227440)
嶋田 隆一 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (40206181)
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| キーワード | 光ファイバー / ファラデー効果 / 偏光計測 / 周波数偏移ヘテロダイン / 磁場計測 / 電流計測 / 核融合炉 / 半導体レーザー |
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| 研究概要 |
磁場閉じ込め方式による核融合炉において課題となっているプラズマ電流および磁場の長時間計測器として、光ファイバ中のファラデー効果に着目した偏光計の開発を行っている。本偏光計は非常にコンパクトであり、電磁ノイズが大きい核融合装置での計測に適している。
周波数偏移ヘテロダイン方式を採用し、音響光学素子と1/2波長板を用いて異なる周波数に偏移させた直交直線偏光を、1/4波長板で反対向きに回転する円偏光に変換して、ファラデー回転をビート信号の位相変化として検出することを試験した。横モードのみ単一化した普通の半導体レーザを光源に用いると、半導体レーザの駆動電流および温度を一定に保っても、戻り光の影響で位相測定に不安定性が観測された。戻り光を低減させて比較的安定な状態では、0.5秒以上の時間分解能で0.1度以下の位相分解能が得られる見通しを得た。さらに位相計測を安定化させるためには、縦・横ともに単一モード化した半導体レーザを使う必要があることが明らかになった。
ファラデー回転角が透過する光の波長の二乗にほぼ反比例するため、短波長が偏光計測に有利であること、ガンマ線・中性子照射に起因する光ファイバの透過率の劣化が850nm以下が大きいことと光学部品の豊富さを考慮して、850nmの半導体レーザを光源としている。プラズマ電流計測用には低複屈折石英ガラスで十分であるが、感度が約6倍となるファイバ光弾性率が極めて小さい鉛ガラスファイバを用いて電流計測の試験を行った。磁場センサーとしては、テルビウムを限界まで含有させた長さ40mmの常磁性ガラスを使用すると、位相分解能0.1度に対応する磁場分解能が約2ガウスになることを確認した。
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