研究課題
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50μm帯のテラヘルツレーザーを用いた新しい計測システムが必要とされているが、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、新しいレーザー発振線の探査、計測手法の開発、その構成要素の開発を進めている。これらと並ぶ重要な課題は、計測システムの高信頼性を実現する安定なレーザー発振の確立である。本研究では、長時間安定動作する2波長（48-μm、57-μm）同時発振型CH3ODレーザーの安定化システムを構築する。最終年度及び研究期間全体を通じて実施した研究の成果を以下にまとめる。24年度：THzレーザーの安定性は、励起CO2レーザーの安定性に強く依存するため、外部シュタルクセル変調方式により励起9R(8)CO2レーザーの出力・周波数を安定化した。その結果、出力108.7 Wに対して±0.7 W/10 h、周波数32 THzに対して±566 kHz/10 hの長時間安定動作を実証した。25年度：干渉計測では、数百kHz～数MHzのヘテロダインビート信号の位相変化からプラズマ電子密度を求める。そこで、2本のレーザー管を持つ双子型レーザー装置(ローカルとプローブ)を用いて、レーザー共振器長の制御により2波長レーザーの出力とビート周波数の安定化を行った。その結果、ビート周波数は2波長共に±18 kHz/h、4本のレーザーの出力安定度は±2 %～±5 %/hで、出力は合計0.5 Wであった。26年度：THzレーザー共振器から励起レーザー共振器への励起光の戻りが、不安定の最大の原因であり、現状の斜入射方式では、戻り光による励起CO2レーザーの出力変動は±2.8 %であった。そこで、波長板と偏光ミラーを組み合わせた光アイソレーターを試験し、出力変動を±1 %以下にまで軽減できることを実証した。
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Proceedings of IRMMW-THz2014
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Annual report of national institute for fusion science
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Review of Scientific Instruments
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