2波長同時発振型短波長遠赤外レーザー干渉計の開発と大型ヘリカル装置への応用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360494
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 森下 一男 (川端 一男) 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (60109353)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡島 茂樹 中部大学, 工学部, 教授 (90113084) ; 田中 謙治 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (50260047) ; 徳沢 季彦 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (90311208)
• Keywords: プラズマ計測 / レーザー / 2波長 / 遠赤外 / 干渉計 / ヘリカルプラズマ

Research Abstract

LHPプラズマの高密度領域の実験及びITERに代表される次期大型核融合実験装置の干渉・偏光計測に必要となる短波長遠赤外レーザー、及びその光学部品の開発を行ってきた。大型ヘリカル装置では、研究の進展に伴い、生成されるプラズマの電子密度は2x10^<20>m^<-3>を超え、現在使用している波長119ミクロンのレーザー干渉計は、プラズマ周辺部においての計測に困難を生じている。このために短波長のレーザー光を用いた干渉計の開発をすすめている。今年度に得られた結果を以下に記す。
1.開発しているレーザーは炭酸ガスレーザー励起の遠赤外レーザー(CH_3OD)であり、発振波長は57.2ミクロン、及び47.6ミクロンである。この2本のレーザー光の同時発振を確認するとともに、ショットキー・バリア・ダイオードミキサーを用いて57.2ミクロンレーザー光のビート信号(1MHz)の検出に初めて成功した。
2.本短波長レーザーを用いた計測システムの構築に必要となる各種光学部品の光学定数(屈折率、吸収係数)の計測を行い、これまでにCVDダイヤモンド、高純度Si基板の真空窓、ビーム合成器等への適用の可能性を見出した。
3.57.2ミクロン、及び47.6ミクロン光の同時検出のための高速・高感度検出器の選定を進めた。現在のところGeGaphotoconductorを第1候補として検討を進めている。
4.57.2ミクロンと47.6ミクロンのレーザー光は直交した偏波面を有している。このため干渉計測には偏光方向を揃える必要があり、そのために使用するダイプレクサーの設計、製作を行った。

Research Products

• [Publications] K.Nakayama, H.Tazawa, S.Okajima, K.Kawahata, K.Tanaka, T.Tokuzawa, Y.Ito: "Measurement of Optical Constant of CVD-diamond for Short-Wavelength FAR-Infrared Lasers"International Journal of Infrared and Millimeter waves. 24. 1421-1430 (2003)
• [Publications] K.Nakayama, H.Tazawa, S.Okajima K, Kawahata, K.Tanaka, T.Tokuzawa, Y.Ito: "High-power 47.6 and 57.2 μm CH3OD lasers pumped by continuous-wave 9R (8)CO_2 laser"Review of Scientific Instruments. 75. 329-332 (2004)