JPH11304592A - 偏光計 - Google Patents
偏光計Info
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- JPH11304592A JPH11304592A JP10114961A JP11496198A JPH11304592A JP H11304592 A JPH11304592 A JP H11304592A JP 10114961 A JP10114961 A JP 10114961A JP 11496198 A JP11496198 A JP 11496198A JP H11304592 A JPH11304592 A JP H11304592A
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- polarimeter
- laser
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 被測定対象物以外の偏光角回転させる物があ
る場合にも被測定対象物により生じる偏光角回転を測定
できるようにする。また、トカマク装置の電子密度を測
るため偏光角回転を測定できるようにする。 【解決手段】 光源の波長として２つの異なる波長を用
いる。プラズマを通過したレーザ・ビームは、1対の光
弾性変調器１０、１２及び偏光子１４を介してＨｇＣｄ
Ｔｅ検出器１６に入射される。ＨｇＣｄＴｅ検出器１６
により入射されたレーザ光の直交成分が検出され、ロッ
クイン増幅器１８、１９で増幅され、その出力比から偏
光角回転が測定される。
る場合にも被測定対象物により生じる偏光角回転を測定
できるようにする。また、トカマク装置の電子密度を測
るため偏光角回転を測定できるようにする。 【解決手段】 光源の波長として２つの異なる波長を用
いる。プラズマを通過したレーザ・ビームは、1対の光
弾性変調器１０、１２及び偏光子１４を介してＨｇＣｄ
Ｔｅ検出器１６に入射される。ＨｇＣｄＴｅ検出器１６
により入射されたレーザ光の直交成分が検出され、ロッ
クイン増幅器１８、１９で増幅され、その出力比から偏
光角回転が測定される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、偏光計に関し、詳
細には被測定対象以外の物によるファラデー回転が測定
の際含まれる場合に被測定対象のファラデー回転を測定
することができる偏光計及びトカマク装置の電子密度測
定に適した偏光計に関する。
細には被測定対象以外の物によるファラデー回転が測定
の際含まれる場合に被測定対象のファラデー回転を測定
することができる偏光計及びトカマク装置の電子密度測
定に適した偏光計に関する。
【０００２】
【従来の技術】トカマク装置の運転では、電子密度を常
時信頼性高く測定することが必要不可欠である。この目
的で、一般に干渉法による密度測定が多数のトカマク装
置で行われてきている。大型トカマクの電子密度測定用
レーザー干渉計は、その測定原理から来る弱点、即ち、
干渉条件がある理由で壊れたとき「フリンジ跳び」と呼
ばれる現象を有する。一旦「フリンジ跳び」が生じる
と、密度信号の信頼性はその後低減されることになる。
トカマクの運転では、プラズマの電子密度をフィードバ
ック制御し所定の値に維持することが通常行われる。こ
のとき、多くの場合レーザ干渉計やマイクロ波干渉計が
フィードバックの参照信号を生成する電子密度モニタと
して用いられている。一般に干渉計ではプラズマ生成時
よりの時間発展を追うため、途中、何らかの理由でフリ
ンジ跳びが発生したり、ノイズが混入したりした場合、
それ以降のデータの信頼性が低下してしまう。電子密度
の信頼性のあるフィードバック制御は正確な密度信号を
必要とするので、一層安定なシステムが開発されるべき
である。
時信頼性高く測定することが必要不可欠である。この目
的で、一般に干渉法による密度測定が多数のトカマク装
置で行われてきている。大型トカマクの電子密度測定用
レーザー干渉計は、その測定原理から来る弱点、即ち、
干渉条件がある理由で壊れたとき「フリンジ跳び」と呼
ばれる現象を有する。一旦「フリンジ跳び」が生じる
と、密度信号の信頼性はその後低減されることになる。
トカマクの運転では、プラズマの電子密度をフィードバ
ック制御し所定の値に維持することが通常行われる。こ
のとき、多くの場合レーザ干渉計やマイクロ波干渉計が
フィードバックの参照信号を生成する電子密度モニタと
して用いられている。一般に干渉計ではプラズマ生成時
よりの時間発展を追うため、途中、何らかの理由でフリ
ンジ跳びが発生したり、ノイズが混入したりした場合、
それ以降のデータの信頼性が低下してしまう。電子密度
の信頼性のあるフィードバック制御は正確な密度信号を
必要とするので、一層安定なシステムが開発されるべき
である。
【０００３】干渉計においては、問題とする時制までの
位相シフト信号の時間履歴がその時制に関するデータを
得るため通常必要とされる。これと対照的に、偏光計に
おいていずれのサンプリング時間に測定されたファラデ
ー回転角は、個々にデータ、即ち電子密度とレーザー・
ビームに平行な磁界との積を提供することができる。垂
直コードに沿ったＣＯ2レーザー偏光測定を指向した
２、３の研究があるにも拘わらず、予備的なデータのみ
しか得られなかった。更に、現在のトカマクにおける実
際の接線コード偏光測定に関する研究はなかった。従っ
て、トロイダル接線ファラデー回転の有効性を実地で立
証することが、国際熱核融合実験炉（ＩＴＥＲ）につい
ての密度測定を確立するために必要とされていた。な
お、参考として図７にトカマク装置の一つであるＪＴ−
６０Ｕの接線コードを示す。
位相シフト信号の時間履歴がその時制に関するデータを
得るため通常必要とされる。これと対照的に、偏光計に
おいていずれのサンプリング時間に測定されたファラデ
ー回転角は、個々にデータ、即ち電子密度とレーザー・
ビームに平行な磁界との積を提供することができる。垂
直コードに沿ったＣＯ2レーザー偏光測定を指向した
２、３の研究があるにも拘わらず、予備的なデータのみ
しか得られなかった。更に、現在のトカマクにおける実
際の接線コード偏光測定に関する研究はなかった。従っ
て、トロイダル接線ファラデー回転の有効性を実地で立
証することが、国際熱核融合実験炉（ＩＴＥＲ）につい
ての密度測定を確立するために必要とされていた。な
お、参考として図７にトカマク装置の一つであるＪＴ−
６０Ｕの接線コードを示す。
【０００４】トカマク装置におけるレーザ光を光源とす
る偏光測定の方法としては、従来、ヘテロダイン光干渉
検出で偏光角の直交成分強度を計測するもの、レーザ光
として右回りと左回りの円偏光レーザを用いるもの、レ
ーザ光の偏光角を電気光学変調器で変調するもの、など
がある。しかし、大型トカマクで想定されるようなレー
ザ光軸の変位による入射レーザ光強度変化や光学部品の
劣化によるレーザ光品質の低下などが大きい条件下で
は、上記の方法では、信頼性の高い計測は困難であると
考えられ、また干渉計測との両立が難しくなることが考
えられる。
る偏光測定の方法としては、従来、ヘテロダイン光干渉
検出で偏光角の直交成分強度を計測するもの、レーザ光
として右回りと左回りの円偏光レーザを用いるもの、レ
ーザ光の偏光角を電気光学変調器で変調するもの、など
がある。しかし、大型トカマクで想定されるようなレー
ザ光軸の変位による入射レーザ光強度変化や光学部品の
劣化によるレーザ光品質の低下などが大きい条件下で
は、上記の方法では、信頼性の高い計測は困難であると
考えられ、また干渉計測との両立が難しくなることが考
えられる。
【０００５】また、実際のトカマク装置では、レーザ光
のファラデー回転はプラズマによるものの他に真空窓、
即ち真空封じきり窓によるものが加算されると考えら
れ、しかも真空窓によるファラデー回転は計測上無視で
きないほどの大きさを有する場合がある。この場合、従
来の偏光計ではプラズマによるもののみのファラデー回
転を測定できないことになる。
のファラデー回転はプラズマによるものの他に真空窓、
即ち真空封じきり窓によるものが加算されると考えら
れ、しかも真空窓によるファラデー回転は計測上無視で
きないほどの大きさを有する場合がある。この場合、従
来の偏光計ではプラズマによるもののみのファラデー回
転を測定できないことになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の１つの課題
は、被測定対象物以外の偏光角回転させる物がある場合
にも被測定対象物により生じる偏光角回転を測定できる
偏光計を提供することにある。
は、被測定対象物以外の偏光角回転させる物がある場合
にも被測定対象物により生じる偏光角回転を測定できる
偏光計を提供することにある。
【０００７】本発明の別の課題は、トカマク装置の電子
密度測定用偏光計を提供することにある。
密度測定用偏光計を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記１つの課題を解決す
るため、本発明の偏光計は、光源の波長として２つの異
なる波長を用いることを特徴とする。
るため、本発明の偏光計は、光源の波長として２つの異
なる波長を用いることを特徴とする。
【０００９】上記別の課題を解決するため、本発明によ
るトカマク装置の電子密度測定用偏光計は、光源と偏光
検出手段とを有し、前記偏光検出手段が光弾性変調手段
を備えることを特徴とする。
るトカマク装置の電子密度測定用偏光計は、光源と偏光
検出手段とを有し、前記偏光検出手段が光弾性変調手段
を備えることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】初めに、本発明の２波長偏光計
（２色光偏光計ともいう。）についてトカマク装置にお
けるプラズマによる偏光を測定する事例で説明する。
（２色光偏光計ともいう。）についてトカマク装置にお
けるプラズマによる偏光を測定する事例で説明する。
【００１１】プラズマにおいて直線偏光レーザー・ビー
ムのファラディー回転角αpはほぼ次のとおり表され
る。
ムのファラディー回転角αpはほぼ次のとおり表され
る。
【００１２】
【数１】 ここで、ｅは電子の電荷、ｍeは電子の質量、ε0は真空
の誘電率、ｃは真空における光の速度、ｋはレーザー・
ビームの波数（２π／λ）、λはレーザーの波長、ｎe
は電子密度、Ｂ‖（以下この記号はＢに‖を下付きとし
た記号を表すものとする。）はビーム伝搬方向に対して
平行な磁界強度をそれぞれ表し、積分はレーザー・ビー
ムの伝搬経路に沿って実行される。
の誘電率、ｃは真空における光の速度、ｋはレーザー・
ビームの波数（２π／λ）、λはレーザーの波長、ｎe
は電子密度、Ｂ‖（以下この記号はＢに‖を下付きとし
た記号を表すものとする。）はビーム伝搬方向に対して
平行な磁界強度をそれぞれ表し、積分はレーザー・ビー
ムの伝搬経路に沿って実行される。
【００１３】通常、測定された回転角は、プラズマによ
るばかりでなく真空窓によるファラデー回転を含む。
るばかりでなく真空窓によるファラデー回転を含む。
【００１４】
【数２】 ここで、Ｖは窓材料のベルデ定数、Ｂ‖wは窓でのビー
ム伝搬に対して平行な磁界強度、ｄwは窓の実効的厚さ
をそれぞれ表す。αwが重大なオフセット成分として無
視し得ない場合、αwは測定された回転角から排除され
ねばならない。この目的のため、異なる波長レーザを有
する２つの偏光計により測定し、以下のように書ける回
転角α1及びα2のため２波長レーザー偏光計を案出し
た。
ム伝搬に対して平行な磁界強度、ｄwは窓の実効的厚さ
をそれぞれ表す。αwが重大なオフセット成分として無
視し得ない場合、αwは測定された回転角から排除され
ねばならない。この目的のため、異なる波長レーザを有
する２つの偏光計により測定し、以下のように書ける回
転角α1及びα2のため２波長レーザー偏光計を案出し
た。
【００１５】
【数３】 ここで、下付き文字１及び２は異なる波長を示す。式
（３）における積分は容易に以下のように得られる。
（３）における積分は容易に以下のように得られる。
【００１６】
【数４】 ここで、ＲVはベルデ定数の比ＲV＝Ｖ1／Ｖ2である。こ
うして、真空窓でのファラデー回転成分は２波長偏光計
の構成を用いて排除される。ベルデ定数の波長依存性、
即ちＶ2≒（ｋ2／ｋ1）2Ｖ1が使用のため有効であると
き、式（４）は次のように書き得る。
うして、真空窓でのファラデー回転成分は２波長偏光計
の構成を用いて排除される。ベルデ定数の波長依存性、
即ちＶ2≒（ｋ2／ｋ1）2Ｖ1が使用のため有効であると
き、式（４）は次のように書き得る。
【００１７】
【数５】 上記の２波長構成における実効的な分解能は、信号対雑
音比Ｓ／Ｎを考慮することにより評価される。式（５）
から、Ｓ／Ｎは、以下のように最後の括弧の精度により
決定される。
音比Ｓ／Ｎを考慮することにより評価される。式（５）
から、Ｓ／Ｎは、以下のように最後の括弧の精度により
決定される。
【００１８】
【数６】 ここで、ｒαは各偏光計の回転角の元の分解能であり、
ｘは波長の比ｋ2／ｋ1であり、ｒα effは２波長偏光計
における回転角の実効的な分解能である。従って、実効
的な分解能は元の分解能より（１−１／ｘ2）のファク
タだけ小さくなる。
ｘは波長の比ｋ2／ｋ1であり、ｒα effは２波長偏光計
における回転角の実効的な分解能である。従って、実効
的な分解能は元の分解能より（１−１／ｘ2）のファク
タだけ小さくなる。
【００１９】以上説明したように、異なる２つの波長レ
ーザを用いることにより、トカマク装置における真空窓
により生じる偏光は測定結果から排除され、プラズマに
よる偏光のみが測定できる。本発明は、上記の説明から
明らかなように、用いる光源はレーザに限定されず、い
ずれの種類の光源でも良い。また、被測定対象物及びそ
れ以外の偏光させる物もそれぞれプラズマや真空窓に限
定されず、偏光を生じさせる物であれば良いことは明ら
かである。
ーザを用いることにより、トカマク装置における真空窓
により生じる偏光は測定結果から排除され、プラズマに
よる偏光のみが測定できる。本発明は、上記の説明から
明らかなように、用いる光源はレーザに限定されず、い
ずれの種類の光源でも良い。また、被測定対象物及びそ
れ以外の偏光させる物もそれぞれプラズマや真空窓に限
定されず、偏光を生じさせる物であれば良いことは明ら
かである。
【００２０】次に、本発明によるトカマク装置の電子密
度測定用偏光計の好適な実施形態を説明する。
度測定用偏光計の好適な実施形態を説明する。
【００２１】本発明の２波長偏光計に関する上記に示さ
れた結果に従って、２波長レーザー偏光計をＪＴ−６０
Ｕ及びＩＴＥＲに対して検討した。表１は、真空窓の数
個のパラメータを含むＪＴ−６０Ｕ及びＩＴＥＲの典型
的なパラメータを示す。
れた結果に従って、２波長レーザー偏光計をＪＴ−６０
Ｕ及びＩＴＥＲに対して検討した。表１は、真空窓の数
個のパラメータを含むＪＴ−６０Ｕ及びＩＴＥＲの典型
的なパラメータを示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】表１の見方は次のとおりである。Ｒ0は真
空容器の中心の主半径であり、αpはプラズマの副半径
である。ｎeは電子密度であり、Ｂt0はＲ0でのトロイダ
ル磁界である。Ｒwは真空窓の位置の主半径であり、Ｂ
‖wはＲwでのレーザー・ビームに平行のトロイダル磁界
であり、ｄwはレーザー・ビームがそこを通るのを経験
する真空窓の厚さである。ＪＴ−６０Ｕの場合、典型的
なプラズマ・パラメータと、現在の２波長ＣＯ2レーザ
ー干渉計の幾何学的形状とが選択される。ＩＴＥＲにと
って、Ｒ0に対する接線を有するトロイダル接線コード
が考慮される。Ｒw及びｄwは、ＪＴ−６０Ｕにとって適
切な半径及び及び同じ厚さであるようそれぞれ選択され
る。
空容器の中心の主半径であり、αpはプラズマの副半径
である。ｎeは電子密度であり、Ｂt0はＲ0でのトロイダ
ル磁界である。Ｒwは真空窓の位置の主半径であり、Ｂ
‖wはＲwでのレーザー・ビームに平行のトロイダル磁界
であり、ｄwはレーザー・ビームがそこを通るのを経験
する真空窓の厚さである。ＪＴ−６０Ｕの場合、典型的
なプラズマ・パラメータと、現在の２波長ＣＯ2レーザ
ー干渉計の幾何学的形状とが選択される。ＩＴＥＲにと
って、Ｒ0に対する接線を有するトロイダル接線コード
が考慮される。Ｒw及びｄwは、ＪＴ−６０Ｕにとって適
切な半径及び及び同じ厚さであるようそれぞれ選択され
る。
【００２４】ここで、真空窓の法線が接線ビーム経路に
殆ど平行であるように真空窓が向けられている場合を議
論する。この場合、トロイダル磁界が、水平磁界よりむ
しろ真空窓でのファラデー回転に対して検討されるべき
である。トロイダル磁界成分が無視し得るにも拘わらず
真空窓がそれらの法線が半径方向であるように向けられ
る場合は議論されない。それは、接線コードを実現する
ため折り返しミラーが真空容器の内部に設置されねばな
らないからである。実際の装置においては、トカマク運
転によりこれらのミラーの損傷は重大であり得る。偏光
計の波長の組み合わせの考慮のため、表２は、可視から
遠赤外までの範囲にある波長の幾つかのレーザーに対し
て評価されたファラデー回転角を示す。
殆ど平行であるように真空窓が向けられている場合を議
論する。この場合、トロイダル磁界が、水平磁界よりむ
しろ真空窓でのファラデー回転に対して検討されるべき
である。トロイダル磁界成分が無視し得るにも拘わらず
真空窓がそれらの法線が半径方向であるように向けられ
る場合は議論されない。それは、接線コードを実現する
ため折り返しミラーが真空容器の内部に設置されねばな
らないからである。実際の装置においては、トカマク運
転によりこれらのミラーの損傷は重大であり得る。偏光
計の波長の組み合わせの考慮のため、表２は、可視から
遠赤外までの範囲にある波長の幾つかのレーザーに対し
て評価されたファラデー回転角を示す。
【００２５】
【表２】
【００２６】表２において、λはレーザー光の波長であ
り、αpはプラズマ内でのレーザー伝搬の往復経路に対
するプラズマによるファラデー回転角であり、αwは真
空窓の材料によるファラデー回転角である。αpの評価
に対して、プラズマの空間一様な密度分布が仮定されて
いる。αwの評価に対して、硫化鉛（ＺｎＳ）が真空窓
の材料であると仮定されている。ここで、ＺｎＳのベル
デ定数はλ-2に比例することが仮定されている。
り、αpはプラズマ内でのレーザー伝搬の往復経路に対
するプラズマによるファラデー回転角であり、αwは真
空窓の材料によるファラデー回転角である。αpの評価
に対して、プラズマの空間一様な密度分布が仮定されて
いる。αwの評価に対して、硫化鉛（ＺｎＳ）が真空窓
の材料であると仮定されている。ここで、ＺｎＳのベル
デ定数はλ-2に比例することが仮定されている。
【００２７】ＪＴ−６０Ｕにおける２波長ＣＯ2レーザ
ー干渉計の経験に基づいて、ＣＯ2レーザーの１０．６
及び９．２７μｍの２つの異なる波長が考慮される。表
２を用いて、ＹＡＧ緑色レーザー及びＹＡＧ−近赤外レ
ーザーが除外される。それは、プラズマ内でのそれらの
ファラデー回転角が実質的に小さく、一方真空窓でのそ
れらのファラデー回転角は大き過ぎて容易に測定するこ
とができないからである。ＣＨ3ＯＨレーザーも、プラ
ズマ内のそのファラデー回転が測定するには大き過ぎる
ので除外される。ＣＯレーザーは使用の可能性がある
が、しかしＣＯガスを取り扱う危険は好ましくない。プ
ラズマ内及び真空窓内の双方における中庸の回転角が、
１０．６及び９．２７μｍの２つの異なるＣＯ2波長に
対して示されている。従って、それらは、偏光計にとっ
て最も好ましい組み合わせを提供する。当然に、この偏
光計は２波長ＣＯ2レーザー偏光計と呼ばれるべきであ
るが当該偏光計は２波長ＣＯ2レーザー干渉計と互換性
がある。２波長ＣＯ2偏光計の〜１００のＳ／ＮがＩＴ
ＥＲにとって必要とされるとき、式（５）を用いること
により、ｒα effが０．４２°より良くあるべきであ
り、又はｒαは０．１°より良くあるべきである。
ー干渉計の経験に基づいて、ＣＯ2レーザーの１０．６
及び９．２７μｍの２つの異なる波長が考慮される。表
２を用いて、ＹＡＧ緑色レーザー及びＹＡＧ−近赤外レ
ーザーが除外される。それは、プラズマ内でのそれらの
ファラデー回転角が実質的に小さく、一方真空窓でのそ
れらのファラデー回転角は大き過ぎて容易に測定するこ
とができないからである。ＣＨ3ＯＨレーザーも、プラ
ズマ内のそのファラデー回転が測定するには大き過ぎる
ので除外される。ＣＯレーザーは使用の可能性がある
が、しかしＣＯガスを取り扱う危険は好ましくない。プ
ラズマ内及び真空窓内の双方における中庸の回転角が、
１０．６及び９．２７μｍの２つの異なるＣＯ2波長に
対して示されている。従って、それらは、偏光計にとっ
て最も好ましい組み合わせを提供する。当然に、この偏
光計は２波長ＣＯ2レーザー偏光計と呼ばれるべきであ
るが当該偏光計は２波長ＣＯ2レーザー干渉計と互換性
がある。２波長ＣＯ2偏光計の〜１００のＳ／ＮがＩＴ
ＥＲにとって必要とされるとき、式（５）を用いること
により、ｒα effが０．４２°より良くあるべきであ
り、又はｒαは０．１°より良くあるべきである。
【００２８】大型トカマク用の偏光測定は検出器での測
定用レーザー・ビームにおけるいずれの変化に対しても
感応すべきでない。しかしながら、大型の装置において
は、検出器での測定用レーザー・ビームの強度は、幾つ
かの理由のため、例えば、プラズマ内のレーザー・ビー
ムの屈折、ミラー取り付け構造体の変位及び振動、レー
ザー・ガイド光学系の伝送低減、発振器の出力パワーの
揺らぎ等のため変化する場合がある。ミラー取り付け構
造体の変位及び振動はまた測定用レーザーの伝搬ビーム
軸のシフトを生じる。これらの問題を考慮し、且つフリ
ンジ跳びのようなエラーを避けるため、干渉信号の偏光
面の２つの直交成分を測定する通常の偏光計は適切でな
い。電気光学変調器を用いる偏光変調技術はまたこの状
況においては不利であるように見える。上記技術により
得られる回転角は測定用レーザー・ビームの強度に直接
関係するので、データの正確さは、レーザー・ビームの
強度が著しく変化するとき低減される。従って、本発明
者は、大型トカマクについての安定な偏光測定のため１
対の光弾性変調器（ＰＥＭ）を用いる偏光検出を案出し
た。図１は、本発明の好適な１実施形態によるＰＥＭを
用いるＣＯ2レーザー偏光計の概略図を示す。偏光計
は、２つの光弾性変調器（ＰＥＭ１及びＰＥＭ２）１０
及び１２、偏光子１４、及びＨｇＣｄＴｅ検出器１６を
備える。なお、偏光計としては、光源、この場合はＣＯ
2レーザーを有するが、図１には図示していない。各Ｐ
ＥＭ １０及び１２はｆ1（３７ｋＨｚ）及びｆ2（５０
ｋＨｚ）の異なる駆動周波数により駆動され、双方のＰ
ＥＭ １０及び１２は入射ＣＯ2レーザー・ビームの偏
光面に対して４５°と０°との異なる偏光配位角に整列
されている。このように、駆動周波数の異なる２つの光
弾性変調器を光軸の回りに４５度回転して組み合わせ、
１つの検出器で偏光角の２つの直交成分を計測できるこ
とが本実施形態の特徴の１つである。検出された信号
は、ＰＥＭ１及びＰＥＭ２の駆動周波数に対して２倍に
された周波数、即ち２ｆ1（７４ｋＨｚ）及び２ｆ2（１
００ｋＨｚ）に対応する異なるロックイン周波数により
２つのロックイン増幅器１８及び１９により分析され
る。
定用レーザー・ビームにおけるいずれの変化に対しても
感応すべきでない。しかしながら、大型の装置において
は、検出器での測定用レーザー・ビームの強度は、幾つ
かの理由のため、例えば、プラズマ内のレーザー・ビー
ムの屈折、ミラー取り付け構造体の変位及び振動、レー
ザー・ガイド光学系の伝送低減、発振器の出力パワーの
揺らぎ等のため変化する場合がある。ミラー取り付け構
造体の変位及び振動はまた測定用レーザーの伝搬ビーム
軸のシフトを生じる。これらの問題を考慮し、且つフリ
ンジ跳びのようなエラーを避けるため、干渉信号の偏光
面の２つの直交成分を測定する通常の偏光計は適切でな
い。電気光学変調器を用いる偏光変調技術はまたこの状
況においては不利であるように見える。上記技術により
得られる回転角は測定用レーザー・ビームの強度に直接
関係するので、データの正確さは、レーザー・ビームの
強度が著しく変化するとき低減される。従って、本発明
者は、大型トカマクについての安定な偏光測定のため１
対の光弾性変調器（ＰＥＭ）を用いる偏光検出を案出し
た。図１は、本発明の好適な１実施形態によるＰＥＭを
用いるＣＯ2レーザー偏光計の概略図を示す。偏光計
は、２つの光弾性変調器（ＰＥＭ１及びＰＥＭ２）１０
及び１２、偏光子１４、及びＨｇＣｄＴｅ検出器１６を
備える。なお、偏光計としては、光源、この場合はＣＯ
2レーザーを有するが、図１には図示していない。各Ｐ
ＥＭ １０及び１２はｆ1（３７ｋＨｚ）及びｆ2（５０
ｋＨｚ）の異なる駆動周波数により駆動され、双方のＰ
ＥＭ １０及び１２は入射ＣＯ2レーザー・ビームの偏
光面に対して４５°と０°との異なる偏光配位角に整列
されている。このように、駆動周波数の異なる２つの光
弾性変調器を光軸の回りに４５度回転して組み合わせ、
１つの検出器で偏光角の２つの直交成分を計測できるこ
とが本実施形態の特徴の１つである。検出された信号
は、ＰＥＭ１及びＰＥＭ２の駆動周波数に対して２倍に
された周波数、即ち２ｆ1（７４ｋＨｚ）及び２ｆ2（１
００ｋＨｚ）に対応する異なるロックイン周波数により
２つのロックイン増幅器１８及び１９により分析され
る。
【００２９】入射ＣＯ2レーザー・ビームの偏光面の回
転角は、単純に以下のとおり決定される。
転角は、単純に以下のとおり決定される。
【００３０】
【数７】 ここで、αは入射レーザーの偏光面の回転角であり、Ｖ
out1及びＶout2は２つのロックイン増幅器の出力電圧で
ある。偏光計のこの構成は、光の検出可能な波長を除い
て、トカマクにおけるプラズマ電流分布測定のためのモ
ーショナルシュタルク効果偏光計に使用されるものと大
部分同じである。即ち、この方式は可視領域ではモーシ
ョナルシュタルク効果測定などに実績があるが、炭酸ガ
スレーザの赤外波長領域（〜１０μｍ）における性能に
ついては新たに評価する必要がある。そこで、偏光角検
出部の較正試験を行ったところ、ＩＴＥＲで想定される
ファラデー回転角〜４０度程度までの範囲では、適当な
近似関数を用いることにより０．１度以内の偏光角分解
能が得られることが分かった。図１に示す構成により、
十分な精度でファラデー回転角測定を行えることが期待
できる。単一の検出器がレーザー・ビームの偏光角の２
つの直交成分を提供するので、偏光計は、ＰＥＭ１の変
調周波数内で測定用レーザー・ビームの伝搬軸及び強度
の変化に基本的に感応しない。１対の偏光計は、２波長
ＣＯ2レーザー偏光計に用いられる。
out1及びＶout2は２つのロックイン増幅器の出力電圧で
ある。偏光計のこの構成は、光の検出可能な波長を除い
て、トカマクにおけるプラズマ電流分布測定のためのモ
ーショナルシュタルク効果偏光計に使用されるものと大
部分同じである。即ち、この方式は可視領域ではモーシ
ョナルシュタルク効果測定などに実績があるが、炭酸ガ
スレーザの赤外波長領域（〜１０μｍ）における性能に
ついては新たに評価する必要がある。そこで、偏光角検
出部の較正試験を行ったところ、ＩＴＥＲで想定される
ファラデー回転角〜４０度程度までの範囲では、適当な
近似関数を用いることにより０．１度以内の偏光角分解
能が得られることが分かった。図１に示す構成により、
十分な精度でファラデー回転角測定を行えることが期待
できる。単一の検出器がレーザー・ビームの偏光角の２
つの直交成分を提供するので、偏光計は、ＰＥＭ１の変
調周波数内で測定用レーザー・ビームの伝搬軸及び強度
の変化に基本的に感応しない。１対の偏光計は、２波長
ＣＯ2レーザー偏光計に用いられる。
【００３１】従って、本発明の偏光計は、光弾性変調器
を採用することにより、次のとおりの効果を生じる。即
ち、 （１）偏光計測において光干渉プロセスが無いので、光
干渉に要求される高いレーザ光品質が不要となる。
を採用することにより、次のとおりの効果を生じる。即
ち、 （１）偏光計測において光干渉プロセスが無いので、光
干渉に要求される高いレーザ光品質が不要となる。
【００３２】（２）レーザ光の変調が不要なので、構成
が簡単になり、また後述するように、干渉計との両立を
容易に達成できる。
が簡単になり、また後述するように、干渉計との両立を
容易に達成できる。
【００３３】（３）光弾性変調器を１対にした場合に
は、更に１つの光検出器で偏光角の２つの直交成分を検
出し、その信号比により偏光角を測定することができ、
これにより入射レーザ光強度及び伝搬軸の変動の影響を
受けないようにすることができる。即ち、レーザ出力の
揺らぎやミラーの機械的振動変位などによるレーザ受光
強度変動及び伝搬軸の変動に影響されない安定した回転
角を検出できる。
は、更に１つの光検出器で偏光角の２つの直交成分を検
出し、その信号比により偏光角を測定することができ、
これにより入射レーザ光強度及び伝搬軸の変動の影響を
受けないようにすることができる。即ち、レーザ出力の
揺らぎやミラーの機械的振動変位などによるレーザ受光
強度変動及び伝搬軸の変動に影響されない安定した回転
角を検出できる。
【００３４】（４）トカマク装置に使用した場合、トロ
イダル接線方向に伝搬するレーザ光のプラズマによるフ
ァラデー回転角を偏光計測することによりプラズマ電子
密度を測定できる。特に、ＩＴＥＲにおいては、炭酸ガ
スレーザ光を光源とした偏光計は、電子密度モニタとし
て一般的な干渉計より安定な計測が可能である。
イダル接線方向に伝搬するレーザ光のプラズマによるフ
ァラデー回転角を偏光計測することによりプラズマ電子
密度を測定できる。特に、ＩＴＥＲにおいては、炭酸ガ
スレーザ光を光源とした偏光計は、電子密度モニタとし
て一般的な干渉計より安定な計測が可能である。
【００３５】（５）本発明の偏光計は干渉法によるもの
と比べて、外来ノイズに影響されにくい。
と比べて、外来ノイズに影響されにくい。
【００３６】次に、本発明のトカマク装置の電子密度測
定用偏光計が干渉計との共用に適したものであることを
説明する。
定用偏光計が干渉計との共用に適したものであることを
説明する。
【００３７】従来の技術によれば、前述のように、偏光
と干渉を同時に測定する方法としては次の３つが大きく
考えられる。１つは、偏光角が互いに直交している２つ
の干渉計を用い、干渉を計ると共に、干渉させて偏光を
も計るものである。２つめは、直線偏波を右回りと左回
りの円偏波変調して干渉させて干渉と同時に偏光を計る
ものである。３つめは、直線偏波の偏光角を時間と共に
変えて干渉させ、干渉と同時に偏光を計るものである。
これらの方法においては、干渉させること、又は円偏波
変調、あるいは偏光角を時間と共に変えることが大変
で、偏光と干渉を同時に測定することは容易ではなかっ
た。
と干渉を同時に測定する方法としては次の３つが大きく
考えられる。１つは、偏光角が互いに直交している２つ
の干渉計を用い、干渉を計ると共に、干渉させて偏光を
も計るものである。２つめは、直線偏波を右回りと左回
りの円偏波変調して干渉させて干渉と同時に偏光を計る
ものである。３つめは、直線偏波の偏光角を時間と共に
変えて干渉させ、干渉と同時に偏光を計るものである。
これらの方法においては、干渉させること、又は円偏波
変調、あるいは偏光角を時間と共に変えることが大変
で、偏光と干渉を同時に測定することは容易ではなかっ
た。
【００３８】本発明のトカマク装置の電子密度測定用偏
光計を用いて、２つの波を干渉させること、円偏波変調
させること、偏光角を時間と共に変えることのいずれも
しないで干渉と偏光とを同時に測定することができるよ
うにした本発明の好適な一実施形態を図２に示す。な
お、干渉測定系は既知のものである。図２において、参
照番号２０及び２２は、光源である炭酸ガスレーザであ
り、２つの炭酸ガスレーザは異なる波長、９．２７μｍ
と１０．６μｍとを有する。炭酸ガスレーザ２０は干渉
と偏光の両方の測定用光源として用いられ、炭酸ガスレ
ーザ２２は干渉測定用の光源として用いられている。参
照番号２４は偏光検出部を示し、該偏光検出部２４は、
２つの光弾性変調器（ＰＥＭ１及びＰＥＭ２）５０及び
５２、偏光子（Ｐ）５４、フィルタ５６及び検出ユニッ
ト５８を含む。光弾性変調器５０及び５２は、図１に示
す実施形態における光弾性変調器１０及び１２のそれぞ
れと同じである。検出ユニット５８は、図１に示す実施
形態におけるＨｇＣｄＴｅ検出器１６及び２つのロック
イン増幅器１８及び２０と同じ構成要素を含む。フィル
タ５６は、９．２７μｍのレーザ・ビームを透過し、１
０．６μｍのレーザ・ビームを遮断する。参照番号２６
は干渉検出部であり、該干渉検出部２６は、２つの検出
器６０及び６２、２つのフィルタ６４及び６６、複数の
全反射ミラーＴＭ、９．２７μｍのみ用の反射器として
作用する複数のダイクロイック・ミラーＤＭ、及び複数
の半反射ミラーＨＭを有する。フィルタ６４は１０．６
μｍのレーザ・ビームを透過し、９．２７μｍを遮断
し、一方フィルタ６６はその逆である。炭酸ガスレーザ
２０及び２２と偏光検出部２４及び干渉検出部２６との
間に設けられた構成要素はそれぞれ次のとおりである。
参照符号ＢＥ１〜ＢＥ３で示される構成要素は遅延光学
部に伝搬されるようにレーザ・ビーム・パラメータを変
更するためのビーム・エクスパンダーであり、参照符号
ＡＯＭ１〜ＡＯＭ２は、ヘテロダイン検出のための周波
数シフターとして用いられる音響−光学変調器であり、
参照符号ＴＭは全反射ミラーであり、参照符号ＨＭは半
反射ミラーであり、参照符号ＭＤは９．２７μｍのみ用
の反射器として作用する複数のダイクロイック・ミラー
であり、参照符号Ｌはレンズである。そして、レンズＬ
の後に設けられたビーム・スプリッタ（ＢＳ）２８は、
偏光と干渉とを同時に測定するために特に設けられたも
のであり、図２に示す本発明の実施形態を特徴付けるも
のの１つである。該ビーム・スプリッタ２８の透過と反
射の割合は２：８にされている。参照符号Ｖｉｓ−Ｈｅ
Ｎｅは可視ＨｅＮｅレーザであり、該可視ＨｅＮｅレー
ザは光学部品を整列させるため用いられるが、偏光及び
干渉を測定するのに直接用いるものではない。
光計を用いて、２つの波を干渉させること、円偏波変調
させること、偏光角を時間と共に変えることのいずれも
しないで干渉と偏光とを同時に測定することができるよ
うにした本発明の好適な一実施形態を図２に示す。な
お、干渉測定系は既知のものである。図２において、参
照番号２０及び２２は、光源である炭酸ガスレーザであ
り、２つの炭酸ガスレーザは異なる波長、９．２７μｍ
と１０．６μｍとを有する。炭酸ガスレーザ２０は干渉
と偏光の両方の測定用光源として用いられ、炭酸ガスレ
ーザ２２は干渉測定用の光源として用いられている。参
照番号２４は偏光検出部を示し、該偏光検出部２４は、
２つの光弾性変調器（ＰＥＭ１及びＰＥＭ２）５０及び
５２、偏光子（Ｐ）５４、フィルタ５６及び検出ユニッ
ト５８を含む。光弾性変調器５０及び５２は、図１に示
す実施形態における光弾性変調器１０及び１２のそれぞ
れと同じである。検出ユニット５８は、図１に示す実施
形態におけるＨｇＣｄＴｅ検出器１６及び２つのロック
イン増幅器１８及び２０と同じ構成要素を含む。フィル
タ５６は、９．２７μｍのレーザ・ビームを透過し、１
０．６μｍのレーザ・ビームを遮断する。参照番号２６
は干渉検出部であり、該干渉検出部２６は、２つの検出
器６０及び６２、２つのフィルタ６４及び６６、複数の
全反射ミラーＴＭ、９．２７μｍのみ用の反射器として
作用する複数のダイクロイック・ミラーＤＭ、及び複数
の半反射ミラーＨＭを有する。フィルタ６４は１０．６
μｍのレーザ・ビームを透過し、９．２７μｍを遮断
し、一方フィルタ６６はその逆である。炭酸ガスレーザ
２０及び２２と偏光検出部２４及び干渉検出部２６との
間に設けられた構成要素はそれぞれ次のとおりである。
参照符号ＢＥ１〜ＢＥ３で示される構成要素は遅延光学
部に伝搬されるようにレーザ・ビーム・パラメータを変
更するためのビーム・エクスパンダーであり、参照符号
ＡＯＭ１〜ＡＯＭ２は、ヘテロダイン検出のための周波
数シフターとして用いられる音響−光学変調器であり、
参照符号ＴＭは全反射ミラーであり、参照符号ＨＭは半
反射ミラーであり、参照符号ＭＤは９．２７μｍのみ用
の反射器として作用する複数のダイクロイック・ミラー
であり、参照符号Ｌはレンズである。そして、レンズＬ
の後に設けられたビーム・スプリッタ（ＢＳ）２８は、
偏光と干渉とを同時に測定するために特に設けられたも
のであり、図２に示す本発明の実施形態を特徴付けるも
のの１つである。該ビーム・スプリッタ２８の透過と反
射の割合は２：８にされている。参照符号Ｖｉｓ−Ｈｅ
Ｎｅは可視ＨｅＮｅレーザであり、該可視ＨｅＮｅレー
ザは光学部品を整列させるため用いられるが、偏光及び
干渉を測定するのに直接用いるものではない。
【００３９】炭酸ガスレーザ２０及び２２からそれぞれ
の波長で放射されたレーザ・ビームは、ビーム・エクス
パンダーＢＥ１及びＢＥ２を介して複数の全反射ミラー
ＴＭ、半反射ミラーＨＭ及びダイクロイック・ミラーＤ
Ｍに入射され、これらミラーにより２つのレーザ・ビー
ムに分けられ、それぞれ周波数シフターＡＯＭ１及びＡ
ＯＭ２を介して遅延光学部及びプラズマを通過する測定
光と参照光として用いられる。図２において、実線で示
すレーザ・ビームの流れは測定光を、破線で示すレーザ
・ビームの流れは参照光を示す。遅延光学部及びプラズ
マを通過した２つの波長のレーザ・ビームはレンズＬの
後ろのビーム・スプリッタ（ＢＳ）２８でその約８０％
が反射されて干渉検出部２６に入射され、一方２つの波
長のレーザ・ビームである参照光はレンズＬの手前の全
反射ミラーＴＭにより干渉検出部２６に入射される。干
渉検出部２６に入射された測定光と参照光とはフィルタ
６４及び６６により一方のみの波長のレーザ・ビームに
されて、検出器６０及び６２に入射され、各検出器で各
波長の測定光と参照光の干渉信号が検出され、その結果
に基づいて干渉フリンジ量が求められる。なお、異なる
２つの波長を用いて測定するのは、被測定系の測定中の
位置の変動等による干渉への影響を排除するためであ
り、原理的には、例えばこのような変動がない又は無視
できる場合には１つの波長、即ち１つの光源と１つの検
出器でよい。
の波長で放射されたレーザ・ビームは、ビーム・エクス
パンダーＢＥ１及びＢＥ２を介して複数の全反射ミラー
ＴＭ、半反射ミラーＨＭ及びダイクロイック・ミラーＤ
Ｍに入射され、これらミラーにより２つのレーザ・ビー
ムに分けられ、それぞれ周波数シフターＡＯＭ１及びＡ
ＯＭ２を介して遅延光学部及びプラズマを通過する測定
光と参照光として用いられる。図２において、実線で示
すレーザ・ビームの流れは測定光を、破線で示すレーザ
・ビームの流れは参照光を示す。遅延光学部及びプラズ
マを通過した２つの波長のレーザ・ビームはレンズＬの
後ろのビーム・スプリッタ（ＢＳ）２８でその約８０％
が反射されて干渉検出部２６に入射され、一方２つの波
長のレーザ・ビームである参照光はレンズＬの手前の全
反射ミラーＴＭにより干渉検出部２６に入射される。干
渉検出部２６に入射された測定光と参照光とはフィルタ
６４及び６６により一方のみの波長のレーザ・ビームに
されて、検出器６０及び６２に入射され、各検出器で各
波長の測定光と参照光の干渉信号が検出され、その結果
に基づいて干渉フリンジ量が求められる。なお、異なる
２つの波長を用いて測定するのは、被測定系の測定中の
位置の変動等による干渉への影響を排除するためであ
り、原理的には、例えばこのような変動がない又は無視
できる場合には１つの波長、即ち１つの光源と１つの検
出器でよい。
【００４０】偏光測定においては、プラズマを通過した
測定光のみを用いるので、レンズＬの手前の全反射ミラ
ーＴＭにより参照光は全て干渉検出部２６に入射させ、
測定光のみがレンズＬの後のビーム・スプリッタ２８で
約２０％を通過させ、更にダイクロイック・ミラーＤＭ
により測定光のうちの９．２７μｍの波長のレーザ・ビ
ームが反射されて偏光検出部２４に入射される。偏光検
出部２４においては、図１に示す実施形態と同様にし
て、偏光が測定される。上述の動作により、従来の方法
における容易でない２つの波を干渉させること、円偏波
変調すること、時間と共に偏光角を変えることのいずれ
をも用いることなく、偏光と干渉とを同時に容易に測定
できる。
測定光のみを用いるので、レンズＬの手前の全反射ミラ
ーＴＭにより参照光は全て干渉検出部２６に入射させ、
測定光のみがレンズＬの後のビーム・スプリッタ２８で
約２０％を通過させ、更にダイクロイック・ミラーＤＭ
により測定光のうちの９．２７μｍの波長のレーザ・ビ
ームが反射されて偏光検出部２４に入射される。偏光検
出部２４においては、図１に示す実施形態と同様にし
て、偏光が測定される。上述の動作により、従来の方法
における容易でない２つの波を干渉させること、円偏波
変調すること、時間と共に偏光角を変えることのいずれ
をも用いることなく、偏光と干渉とを同時に容易に測定
できる。
【００４１】なお、図２に示す実施形態においては、偏
光測定については１つの波長を用いる例を示したが、２
つの波長を用いる場合は偏光検出部２４に更に例えば１
０．６μｍ用について図示の９．２７μｍと同様のもの
を一系列設ければよいことは明らかである。
光測定については１つの波長を用いる例を示したが、２
つの波長を用いる場合は偏光検出部２４に更に例えば１
０．６μｍ用について図示の９．２７μｍと同様のもの
を一系列設ければよいことは明らかである。
【００４２】図２に示される測定系で測定されるべきト
カマク装置のプラズマによるファラデー回転角を試算し
た結果を表３に示す。なお、プラズマについては空間一
様な密度分布を仮定している。
カマク装置のプラズマによるファラデー回転角を試算し
た結果を表３に示す。なお、プラズマについては空間一
様な密度分布を仮定している。
【００４３】
【表３】
【００４４】偏光検出部２４単体で較正を行った結果を
図３及び図４に示す。図３は、直線性を確認するための
もので、フィッティング関数１として次式が得られ、良
好な直線性を示していることが分かる。
図３及び図４に示す。図３は、直線性を確認するための
もので、フィッティング関数１として次式が得られ、良
好な直線性を示していることが分かる。
【００４５】
【数８】 測定角＝０．９９×設定角＋０．５３（度） 図４は、精度の確認のためで、フィッティング関数２と
して次式が得られ、この適切なフィッティング関数によ
り０．１度以下の精度を期待できる。
して次式が得られ、この適切なフィッティング関数によ
り０．１度以下の精度を期待できる。
【００４６】
【数９】 測定角＝０．９５×設定角＋６．７×１０-4×設定角2
＋９．２×１０-6×設定角3＋０．７４ （度）
＋９．２×１０-6×設定角3＋０．７４ （度）
【００４７】図５は、図２に示される測定系で測定され
た接線ファラデー回転角（偏光角の変化）の測定結果を
示す。この図から、偏光角の変化は同一視線の接線炭酸
ガスレーザ干渉計の線密度波形と良く一致しており、従
って電子密度を反映し、プラズマによるファラデー回転
が正しく測定されていることが分かる。また、図から分
解能はほぼ０．１度程度であると言え、目標値を達成し
ている。
た接線ファラデー回転角（偏光角の変化）の測定結果を
示す。この図から、偏光角の変化は同一視線の接線炭酸
ガスレーザ干渉計の線密度波形と良く一致しており、従
って電子密度を反映し、プラズマによるファラデー回転
が正しく測定されていることが分かる。また、図から分
解能はほぼ０．１度程度であると言え、目標値を達成し
ている。
【００４８】図６は、図２に示される測定系で測定され
た各種測定波形を示す。図の（ｅ）は、接線炭酸ガスレ
ーザ光の偏光角検出に初めて成功したこと、また真空窓
によると思われるファラデー回転を検出できることを示
している。また、入射レーザ光強度が変動しても安定し
た測定が行えることを確認し、更に偏光を干渉と同時計
測することができることを確認し、従って精度の高いプ
ラズマの電子密度測定を行うことが可能である。
た各種測定波形を示す。図の（ｅ）は、接線炭酸ガスレ
ーザ光の偏光角検出に初めて成功したこと、また真空窓
によると思われるファラデー回転を検出できることを示
している。また、入射レーザ光強度が変動しても安定し
た測定が行えることを確認し、更に偏光を干渉と同時計
測することができることを確認し、従って精度の高いプ
ラズマの電子密度測定を行うことが可能である。
【００４９】
【発明の効果】本発明の２波長偏光計は、光源の波長と
して２つの異なる波長を用いることにより、被測定対象
物以外の偏光させる物がある場合にも被測定対象物によ
り生じる偏光を測定できる。
して２つの異なる波長を用いることにより、被測定対象
物以外の偏光させる物がある場合にも被測定対象物によ
り生じる偏光を測定できる。
【００５０】本発明のトカマク装置の電子密度測定用偏
光計は、偏光検出のため光弾性変調手段を用いることに
より、次のとおりの効果を奏する。
光計は、偏光検出のため光弾性変調手段を用いることに
より、次のとおりの効果を奏する。
【００５１】（１）偏光計測において光干渉プロセスが
無いので、光干渉に要求される高いレーザ光品質が不要
となる。
無いので、光干渉に要求される高いレーザ光品質が不要
となる。
【００５２】（２）レーザ光の変調が不要なので、構成
が簡単になり、干渉計との両立を容易に達成できる。
が簡単になり、干渉計との両立を容易に達成できる。
【００５３】（３）光弾性変調器を１対にした場合に
は、更に１つの光検出器で偏光角の２つの直交成分を検
出し、その信号比により偏光角を測定することができ、
これにより入射レーザ光強度及び伝搬軸の変動の影響を
受けないようにすることができる。即ち、レーザ出力の
揺らぎやミラーの機械的振動変位などによるレーザ受光
強度変動及び伝搬軸の変動に影響されず安定した回転角
検出ができる。
は、更に１つの光検出器で偏光角の２つの直交成分を検
出し、その信号比により偏光角を測定することができ、
これにより入射レーザ光強度及び伝搬軸の変動の影響を
受けないようにすることができる。即ち、レーザ出力の
揺らぎやミラーの機械的振動変位などによるレーザ受光
強度変動及び伝搬軸の変動に影響されず安定した回転角
検出ができる。
【００５４】（４）トカマク装置に使用した場合、トロ
イダル接線方向に伝搬するレーザ光のプラズマによるフ
ァラデー回転角を偏光計測することによりプラズマ電子
密度を測定できる。特に、ＩＴＥＲにおいては、炭酸ガ
スレーザ光を光源とした偏光計は、電子密度モニタとし
て一般的な干渉計より安定な計測が可能である。
イダル接線方向に伝搬するレーザ光のプラズマによるフ
ァラデー回転角を偏光計測することによりプラズマ電子
密度を測定できる。特に、ＩＴＥＲにおいては、炭酸ガ
スレーザ光を光源とした偏光計は、電子密度モニタとし
て一般的な干渉計より安定な計測が可能である。
【００５５】（５）本発明の偏光計は干渉法によるもの
と比べて、外来ノイズに影響されにくい。
と比べて、外来ノイズに影響されにくい。
【図１】本発明の好適な１実施形態による光弾性変調器
ＰＥＭを用いるＣＯ2レーザー偏光計の概略図である。
ＰＥＭを用いるＣＯ2レーザー偏光計の概略図である。
【図２】干渉と偏光とを同時に測定することができるよ
うにした本発明の好適な一実施形態を示す図である。
うにした本発明の好適な一実施形態を示す図である。
【図３】図２に示す偏光検出部２４単体で直線性を確認
するため較正を行った結果を示す図である。
するため較正を行った結果を示す図である。
【図４】図２に示す偏光検出部２４単体で精度の確認の
ため較正を行った結果を示す図である。
ため較正を行った結果を示す図である。
【図５】図２に示される測定系で測定された接線ファラ
デー回転角（偏光角の変化）の測定結果を示す図であ
る。
デー回転角（偏光角の変化）の測定結果を示す図であ
る。
【図６】図２に示される測定系で測定された各種測定波
形を示す図である。
形を示す図である。
【図７】トカマク装置の一つであるＪＴ−６０Ｕの接線
コードを示す図である。
コードを示す図である。
１０、１２、５０、５２ 光弾性変調器 １４、５４ 偏光子 １６ ＨｇＣｄＴｅ検出器 １８、１９ ロックイン増幅器 ２０、２２ 炭酸ガスレーザ ２４ 偏光検出部 ２６ 干渉検出部 ２８ ビーム・スプリッタ ５６、６２、６４ フィルタ ５８ 検出ユニット
Claims (5)
- 【請求項１】 光源の波長として２つの異なる波長を用
いることを特徴とする偏光計。 - 【請求項２】 光源と偏光検出手段とを有するトカマク
装置の電子密度測定用偏光計であって、 前記偏光検出手段が光弾性変調手段を備えることを特徴
とする偏光計。 - 【請求項３】 前記光変調手段を１対設けることを特徴
とする請求項２記載の偏光計。 - 【請求項４】 偏光と同時に干渉を計るため干渉検出手
段を更に備えることを特徴とする請求項２又は３記載の
偏光計。 - 【請求項５】 前記光源の波長と異なる波長の別の光源
と、当該異なる波長に応答する偏光検出手段とを更に設
けることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に
記載の偏光計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11496198A JP3873082B2 (ja) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | 被測定対象物によるファラデー回転角を測定する偏光計及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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