KR101249473B1 - Laser irradiation system for thomson scattering of plasma diagnosis - Google Patents

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Abstract

톰슨산란 플라즈마 진단을 위한 레이저 빔 조사 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 레이저 빔 조사 시스템은 레이저 캐비티, 레이저 캐비티 내의 일측에 위치하는 전반사 미러, 레이저 캐비티 내의 타측에 위치하는 부분 반사 미러 및 전반사 미러와 부분 반사 미러 사이에 위치하여 펌핑에 의해 광을 유도 방출하는 이득 매질을 포함하고, 전반사 미러와 부분 반사 미러는 이득 매질로부터 유도 방출된 광을 증폭시켜 레이저 빔을 생성하고, 이득 매질과 부분 반사 미러 사이에 위치한, KSTAR 내부에 형성된 플라즈마에 레이저 빔을 조사한다. A laser beam irradiation system for thomson scattering plasma diagnosis is disclosed. Laser beam irradiation system according to an embodiment of the present invention is located between the laser cavity, the total reflection mirror located on one side within the laser cavity, the partial reflection mirror located on the other side in the laser cavity and between the total reflection mirror and the partial reflection mirror and the light by pumping A total reflection mirror and a partial reflection mirror amplify the light emitted from the gain medium to generate a laser beam, and located between the gain medium and the partial reflection mirror, the laser being formed in the KSTAR plasma Irradiate the beam.

Description

톰슨산란 플라즈마 진단을 위한 레이저 빔 조사 시스템 {LASER IRRADIATION SYSTEM FOR THOMSON SCATTERING OF PLASMA DIAGNOSIS}Laser beam irradiation system for thomson scattering plasma diagnosis {LASER IRRADIATION SYSTEM FOR THOMSON SCATTERING OF PLASMA DIAGNOSIS}

본 발명의 실시예들은 플라즈마 진단을 위한 톰슨산란 진단 장치에 이용되는 레이저 빔 조사 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 플라즈마를 레이저 빔 조사용 캐비티 내에 배치시킨 레이저 빔 조사 시스템에 관한 것이다.
Embodiments of the present invention relate to a laser beam irradiation system used in a Thomson scattering diagnostic apparatus for plasma diagnosis, and more particularly, to a laser beam irradiation system in which a plasma is placed in a cavity for laser beam irradiation.

물질을 수억 도까지 가열하게 되면 분자 상태의 기체에서 전자가 하나 둘씩 떨어져 나가 음전하를 띠는 전자와, 양전하를 띠는 이온으로 분리되며 이러한 상태를 플라즈마라고 한다. 이처럼 플라즈마가 전하를 띠는 입자들로 이루어졌다는 점에 착안하여 강력한 자기장을 가하여 하전입자들이 그 주위를 맴돌게 함으로써 플라즈마를 공중에 띄워놓고 가열하는 것이 토카막에 적용되는 자기 구속 핵융합 방식이다. When the material is heated to hundreds of millions of degrees, electrons are separated one by one from the molecular gas and separated into negatively charged electrons and positively charged ions. This state is called plasma. In view of the fact that the plasma is composed of charged particles, it is a self-constrained nuclear fusion method applied to the Toka film by applying a strong magnetic field to cause the charged particles to hover around so that the plasma is floated in the air and heated.

한국형 토카막 장치로는 KSTAR(KOREA SUPERCONDUCTING TOKAMAK ADVANCED RESEARCH)가 있다. 여느 토카막 장치와 마찬가지로, KSTAR 역시 플라즈마 진단이 중요하다. Korean tokamak device is KSTAR (KOREA SUPERCONDUCTING TOKAMAK ADVANCED RESEARCH). Like any Tokamak device, KSTAR is also important for plasma diagnostics.

다양한 플라즈마 진단 장치가 있으며, 이 중 하나로 톰슨산란(THOMSON SCATTERING) 진단 장치가 있다. 톰슨산란 진단 장치는 강한 펄스 레이저 빔을 플라즈마 내에 입사시켜 이로 인해 여기된 전자가 안정 상태로 돌아가며 방출하는 전자기파를 측정하여 플라즈마를 진단한다. There are a variety of plasma diagnostic devices, one of which is the THOMSON SCATTERING diagnostic device. The Thomson scattering diagnosis apparatus diagnoses the plasma by measuring a electromagnetic wave emitted by a strong pulsed laser beam into the plasma, whereby the excited electrons return to a stable state.

도 1은 종래 기술에 따른 레이저 빔 조사 시스템을 나타내는 도면이다. 1 is a view showing a laser beam irradiation system according to the prior art.

도 1에 도시된 레이저 빔 조사 시스템은 톰슨산란 진단 장치를 구성하는 하나의 구성 요소로, KSTAR에 설치되어 KSTAR 내부에 형성된 플라즈마(20)에 레이저 빔을 조사한다. The laser beam irradiation system shown in FIG. 1 is one component constituting the Thomson scattering diagnosis apparatus, and irradiates a laser beam to a plasma 20 installed in KSTAR and formed inside KSTAR.

도 1을 참조하면, 레이저 빔 조사 시스템은 전반사 미러(11), 이득 매질(12), 부분 반사 미러(13) 및 덤프(14)를 포함한다. 이들 구성 중 전반사 미러(11), 이득 매질(12) 및 부분 반사 미러(13)는 레이저 캐비티(10) 내에 배치되고, 덤프(14)는 레이저 캐비티(10)의 외부에 배치되어 플라즈마(20)를 통과한 레이저 빔을 처리한다. Referring to FIG. 1, the laser beam irradiation system includes a total reflection mirror 11, a gain medium 12, a partial reflection mirror 13 and a dump 14. Of these configurations, the total reflection mirror 11, the gain medium 12, and the partially reflective mirror 13 are disposed in the laser cavity 10, and the dump 14 is disposed outside the laser cavity 10 so that the plasma 20 Process the laser beam passing through.

전반사 미러(11)는 광을 100% 반사하고, 부분 반사 미러(13)는 광을 약 95% 정도 반사한다. The total reflection mirror 11 reflects light 100%, and the partial reflection mirror 13 reflects light about 95%.

이득 매질(12)은 레이저 매질로, 전반사 미러(11)와 부분 반사 미러(13) 사이에 위치한다. 이득 매질(12)에서 유도 방출된 광은 전반사 미러(11)와 부분 반사 미러(13) 사이를 왕복하며 증폭된다. 이렇게 증폭된 광은 부분 반사 거울(13)을 통과하게 되는데, 이 통과된 광이 레이저 빔이다. 이 같이 레이저 캐비티(10)에서 발진된 레이저 빔은 플라즈마(20)에 조사되며, 플라즈마(20)를 통과하고 남은 레이저빔은 덤프(14)로 보내진다. The gain medium 12 is a laser medium and is located between the total reflection mirror 11 and the partially reflective mirror 13. Light induced in the gain medium 12 is amplified and reciprocated between the total reflection mirror 11 and the partial reflection mirror 13. The light thus amplified is passed through the partial reflection mirror 13, which is the laser beam. The laser beam oscillated in the laser cavity 10 is irradiated to the plasma 20, and the remaining laser beam passes through the plasma 20 and is sent to the dump 14.

도 1에서와 같이, 레이저 캐비티(10)의 외부로 방출된 레이저 빔은 레이저 캐비티(10)의 내부에서보다 출력이 약하다. 따라서, 레이저 빔의 출력을 최대로 이용할 수 없어 레이저 이용 효율이 떨어지며, 플라즈마(20)의 상태를 정확하게 진단하는 것이 어렵다.
As shown in FIG. 1, the laser beam emitted to the outside of the laser cavity 10 has a lower power than the inside of the laser cavity 10. Therefore, the output of the laser beam cannot be used to the maximum, which lowers the laser utilization efficiency, and it is difficult to accurately diagnose the state of the plasma 20.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, KSTAR 내부에 형성된 플라즈마를 레이저 캐비티 내에 위치하도록 구성하여 레이저 빔의 출력을 최대로 이용할 수 있는 톰슨산란 플라즈마 진단을 위한 레이저 빔 조사 시스템을 제공하기 위한 것이다.
The present invention is to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to configure the plasma formed inside the KSTAR located in the laser cavity laser beam irradiation for thomson scattering plasma diagnosis that can maximize the output of the laser beam It is to provide a system.

본 발명의 일 실시예에 따른 톰슨산란 플라즈마 진단을 위한 레이저 빔 조사 시스템은, 레이저 캐비티, 상기 레이저 캐비티 내의 일측에 위치하는 전반사 미러, 상기 레이저 캐비티 내의 타측에 위치하는 부분 반사 미러 및 상기 전반사 미러와 상기 부분 반사 미러 사이에 위치하여 펌핑에 의해 광을 유도 방출하는 이득 매질을 포함하고, 상기 전반사 미러와 상기 부분 반사 미러는 상기 이득 매질로부터 유도 방출된 광을 증폭시켜 레이저 빔을 생성하고, 상기 레이저 매질과 상기 부분 반사 미러 사이에 위치한, KSTAR 내부에 형성된 플라즈마에 상기 레이저 빔을 조사한다. A laser beam irradiation system for thomson scattering plasma diagnosis according to an embodiment of the present invention includes a laser cavity, a total reflection mirror positioned at one side in the laser cavity, a partial reflection mirror positioned at the other side of the laser cavity, and the total reflection mirror; A gain medium positioned between the partially reflecting mirrors to induce and emit light by pumping, the total reflection mirror and the partially reflecting mirrors amplify the light emitted from the gain medium to produce a laser beam, and the laser The laser beam is irradiated to a plasma formed inside KSTAR, located between the medium and the partially reflective mirror.

일측에 따르면, 상기 레이저 빔 조사 시스템은 상기 레이저 캐비티의 외부에 위치하고, 상기 플라즈마를 통과하여 상기 부분 반사 미러로부터 출력된 상기 레이저 빔을 처리하는 덤프(dump)를 더 포함할 수 있다. According to one side, the laser beam irradiation system may further include a dump located outside the laser cavity, the dump through the plasma to process the laser beam output from the partial reflection mirror.

일측에 따르면, 상기 이득 매질은 상기 전반사 미러와 상기 부분 반사 미러 사이에 복수 개가 위치될 수 있다. According to one side, a plurality of the gain medium may be located between the total reflection mirror and the partial reflection mirror.

일측에 따르면, 상기 레이저 빔 조사 시스템은 상기 이득 매질의 후단에 위치하여 상기 증폭된 광의 이득을 제어하는 이득 제어부를 더 포함할 수 있다. According to one side, the laser beam irradiation system may further include a gain control unit for controlling the gain of the amplified light located at the rear end of the gain medium.

일측에 따르면, 상기 펌핑은 광 펌핑, 전기방전 펌핑, 전자-홀 생성 펌핑, 화학 반응 펌핑 및 가스 금속 팽창 펌핑 중 어느 하나의 펌핑 방식으로 이루어질 수 있다.
According to one side, the pumping may be made by any one of the pumping method of light pumping, electric discharge pumping, electron-hole generating pumping, chemical reaction pumping and gas metal expansion pumping.

본 발명의 실시예들에 따르면, KSTAR 내부에 형성된 플라즈마를 레이저 캐비티 내에 위치하도록 구성함으로써, 레이저 빔의 출력을 최대로 이용할 수 있다. 따라서, 레이저 이용 효율을 향상시킬 수 있으며, 플라즈마의 상태를 보다 정확하게 진단할 수 있다.
According to embodiments of the present invention, by configuring the plasma formed inside the KSTAR to be located in the laser cavity, it is possible to maximize the output of the laser beam. Therefore, the laser utilization efficiency can be improved, and the state of the plasma can be diagnosed more accurately.

도 1은 종래 기술에 따른 레이저 빔 조사 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 KSTAR에 배치된 레이저 빔 조사 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 빔 조사 시스템을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 빔 조사 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a laser beam irradiation system according to the prior art.
2 is a view showing a laser beam irradiation system disposed in KSTAR.
3 is a view showing a laser beam irradiation system according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a laser beam irradiation system according to another embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Also, terminologies used herein are terms used to properly represent preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the user, intent of the operator, or custom in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 2는 KSTAR에 배치된 레이저 빔 조사 시스템을 나타내는 도면이다. 2 is a view showing a laser beam irradiation system disposed in KSTAR.

한국형 토카막 장치인 KSTAR(KOREA SUPERCONDUCTING TOKAMAK ADVANCED RESEARCH)(100)는 자기장을 이용하여 플라즈마를 구속한다. 그러나, 자기장을 이용하더라도, 플라즈마는 불안정한 상태를 유지하려고 한다. 따라서, 플라즈마를 지속적으로 관찰하고, 안정한 상태로 유지시켜줘야 한다. 이를 위해 KSTAR(100)에 다양한 플라즈마 진단 장치를 배치 또는 설치하여 플라즈마를 진단하는 것이 중요하다. 플라즈마 진단 장치 중 하나인 톰슨산란(THOMSON SCATTERING) 진단 장치(200)가 있다.KSTAR (KOREA SUPERCONDUCTING TOKAMAK ADVANCED RESEARCH) 100, which is a Korean tokamak device, constrains plasma using a magnetic field. However, even with the use of a magnetic field, the plasma tries to remain unstable. Therefore, the plasma must be continuously observed and maintained in a stable state. To this end, it is important to arrange or install various plasma diagnosis apparatuses in the KSTAR 100 to diagnose plasma. There is a THOMSON SCATTERING diagnostic apparatus 200 which is one of the plasma diagnostic apparatuses.

도 2를 참조하면, 톰슨산란 진단 장치(200)는 KSTAR(100)의 일 부분에 배치된다. 플라즈마로부터 얻을 수 있는 가장 큰 정보는 자체적으로 방출하는 다양한 파장의 전자기파이다. 플라즈마 내부에서는 입자들이 끊임없이 움직이고 서로 반응하면서 에너지를 얻거나 잃으면서 전자기파를 주고 받는다. 이 같은 전자기파 중 일부가 바깥쪽으로 방출되고, 이렇게 방출된 전자기파는 플라즈마의 상태를 알 수 있는 중요한 정보가 된다.Referring to FIG. 2, the Thomson scattering diagnosis apparatus 200 is disposed at a portion of the KSTAR 100. The biggest information that can be obtained from the plasma is electromagnetic waves of various wavelengths that emit on their own. Inside the plasma, particles move constantly and react with each other, giving and receiving electromagnetic waves as they gain or lose energy. Some of these electromagnetic waves are emitted to the outside, and these electromagnetic waves are important information to know the state of the plasma.

톰슨산란 진단 장치(200)는 강한 레이저 빔을 플라즈마에 조사하여 이로 인해 여기된 전자가 안정 상태로 돌아가면 방출하는 전자기파를 측정한다. 이럴 경우, 레이저 빔이 지나간 곳에서만 전자기파가 방출되므로 상기 반응이 일어난 위치를 보다 정확하게 알 수 있다. The Thompson scattering diagnostic apparatus 200 irradiates a plasma with a strong laser beam and measures electromagnetic waves emitted when the excited electrons return to a stable state. In this case, since the electromagnetic wave is emitted only where the laser beam has passed, it is possible to more accurately know the position where the reaction occurred.

톰슨산란 진단 장치(200)는 크게 플라즈마에 레이저 빔을 조사하기 위한 레이저 빔 조사 구성과, 플라즈마로부터 방출된 전자기파 신호를 수신 및 처리하는 구성으로 나눌 수 있다. 이들 각 구성은 다시 세부 구성으로 나뉠 수 있다. The Thomson scattering diagnosis apparatus 200 may be classified into a laser beam irradiation configuration for irradiating a laser beam to the plasma and a configuration for receiving and processing electromagnetic wave signals emitted from the plasma. Each of these configurations can be further broken down into detailed configurations.

레이저 빔 조사 구성에 포함되는 레이저 빔 조사 시스템(300)은 레이저 빔 생성, 조사 및 처리 등의 동작을 한다. 본 발명의 실시예에 따른 레이저 빔 조사 시스템(300)은 레이저 빔의 출력을 최대로 이용하기 위한 구성을 갖는다. 이에 대해서는 도 3 및 도 4를 이용하여 보다 구체적으로 설명한다.
The laser beam irradiation system 300 included in the laser beam irradiation configuration performs operations such as laser beam generation, irradiation and processing. The laser beam irradiation system 300 according to the embodiment of the present invention has a configuration for maximizing the output of the laser beam. This will be described in more detail with reference to FIGS. 3 and 4.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 빔 조사 시스템을 나타내는 도면이다. 도 3에 도시된 레이저 빔 조사 시스템(300)은 도 2에 도시된 톰슨산란 진단 장치(200)의 일 구성이다. 3 is a view showing a laser beam irradiation system according to an embodiment of the present invention. The laser beam irradiation system 300 illustrated in FIG. 3 is a configuration of the Thomson scattering diagnosis apparatus 200 illustrated in FIG. 2.

도 3을 참조하면, 레이저 빔 조사 시스템(300)은 레이저 캐비티(310), 전반사 미러(320), 이득 매질(330), 이득 제어부(340), 부분 반사 미러(350) 및 덤프(360)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the laser beam irradiation system 300 includes a laser cavity 310, a total reflection mirror 320, a gain medium 330, a gain control unit 340, a partial reflection mirror 350, and a dump 360. Include.

전반사 미러(320)는 레이저 캐비티(310) 내의 일측에 위치한다. 전반사 미러(320)는 빛 또는 광에 대하여 100%의 반사율을 가질 수 있다. The total reflection mirror 320 is located at one side in the laser cavity 310. The total reflection mirror 320 may have a reflectance of 100% for light or light.

부분 반사 미러(350)는 레이저 캐비티(310) 내의 타측에 위치하여 전반사 미러(320)와 마주한다. 부분 반사 미러(350)는 빛 또는 광의 약 95% 정도를 반사시키고, 약 5% 정도를 투과시킬 수 있다. The partial reflection mirror 350 is located at the other side of the laser cavity 310 to face the total reflection mirror 320. The partial reflection mirror 350 may reflect about 95% of light or light and transmit about 5%.

이득 매질(330)은 전반사 미러(320)와 부분 반사 미러(350) 사이에 위치한다. 도 3에 도시되어 있지 않으나, 이득 매질(330)은 자신과 연결된 펌프(미도시)의 펌핑에 의해 광을 유도 방출한다. 이때, 펌핑은 광 펌핑, 전기방전 펌핑, 전자-홀 생성 펌핑, 화학 반응 펌핑 및 가스 금속 팽창 펌핑 중 어느 하나의 펌핑 방식으로 이루어질 수 있다.The gain medium 330 is located between the total reflection mirror 320 and the partially reflective mirror 350. Although not shown in FIG. 3, the gain medium 330 inductively emits light by pumping a pump (not shown) connected thereto. In this case, the pumping may be performed by any one of a pumping method such as light pumping, electric discharge pumping, electron-hole generating pumping, chemical reaction pumping and gas metal expansion pumping.

이득 매질(330)에서 유도 방출된 광은 전반사 미러(320)와 부분 반사 미러(350) 사이를 왕복하며 증폭된다. 이때, 증폭 이득이 손실보다 크면 광의 강도가 점점 증폭된다. 이렇게 증폭된 광은 강한 레이저 빔이 될 수 있다. Light induced in the gain medium 330 is amplified and reciprocated between the total reflection mirror 320 and the partial reflection mirror 350. At this time, if the amplification gain is greater than the loss, the light intensity is gradually amplified. The light thus amplified can be a strong laser beam.

본 발명의 일 실시예에 따르면, KSTAR 운전시, 그 내부에 플라즈마(101)가 형성되는데, 이 플라즈마(101)가 이득 매질(330)과 부분 반사 미러(350) 사이에 위치하도록 구성한다. 즉, 레이저 캐비티(310) 내에 플라즈마(101)가 위치하도록 구성한다. 이 같은 구성에 따라 전반사 미러(320)와 부분 반사 미러(350) 사이를 왕복하며 증폭된 강한 레이저 빔이 플라즈마(101)에 조사될 수 있다. According to one embodiment of the invention, during the KSTAR operation, a plasma 101 is formed therein, which is configured such that the plasma 101 is positioned between the gain medium 330 and the partial reflection mirror 350. That is, the plasma 101 is configured to be positioned in the laser cavity 310. According to this configuration, a strong laser beam amplified and reciprocated between the total reflection mirror 320 and the partial reflection mirror 350 may be irradiated to the plasma 101.

레이저 빔 조사 시스템(300)는 레이저 캐비티(310)의 부분 반사 미러(350)를 통과한 약한 레이저 빔을 플라즈마(101)에 조사하는 것이 아니라, 충분히 증폭된 강한 레이저 빔을 플라즈마(101)에 조사하는 것으로 레이저 빔을 최대로 활용할 수 있다. 또한, 강한 레이저 빔을 플라즈마(101)에 조사함으로써, 플라즈마(101)로부터 전자기파의 방출을 유도하는 것이 용이하므로 플라즈마(101)의 전자 온도 및 전자 밀도 등의 분포를 보다 정확하게 진단할 수 있다. The laser beam irradiation system 300 does not irradiate the plasma 101 with the weak laser beam that has passed through the partially reflective mirror 350 of the laser cavity 310, but with the sufficiently strong amplified laser beam to the plasma 101. The laser beam can be utilized to the maximum. Further, by irradiating the plasma 101 with a strong laser beam, it is easy to induce the emission of electromagnetic waves from the plasma 101, so that the distribution of the electron temperature, the electron density, etc. of the plasma 101 can be diagnosed more accurately.

한편, 전반사 미러(320)와 부분 반사 미러(350) 사이를 왕복하며 증폭된 강한 레이저 빔을 플라즈마(101)에 조사함에 있어서, "증폭된 강한 레이저 빔"이 플라즈마(101)의 진단에 적정하지 않을 수 있다. 예를 들어, "증폭된 강한 레이저 빔"이 플라즈마(101)의 진단에 요구되는 것보다 큰 세기를 가질 수 있다. 따라서, 이득 매질(330)의 후단에 이득 제어부(340)를 위치시켜, "증폭된 강한 레이저 빔"의 이득을 제어할 수도 있다. On the other hand, in irradiating the plasma 101 with the amplified strong laser beam reciprocating between the total reflection mirror 320 and the partial reflection mirror 350, the "amplified strong laser beam" is not suitable for the diagnosis of the plasma 101 You may not. For example, an "amplified strong laser beam" may have a greater intensity than is required for diagnosis of the plasma 101. Therefore, the gain control unit 340 may be positioned at the rear end of the gain medium 330 to control the gain of the “amplified strong laser beam”.

덤프(360)는 레이저 캐비티(310)의 외부에 위치한다. 구체적으로, 덥프(360)는 레이저 캐비티(310)의 후단에 일정 거리 이격되어 위치한다. 그리고, 플라즈마(101)를 통과하고 남은, 즉, 레이저 캐비티(310)를 탈출한 레이저 빔을 처리(소멸)시킨다.
Dump 360 is located outside of laser cavity 310. In detail, the dub 360 may be spaced apart from the rear end of the laser cavity 310 by a predetermined distance. Then, the laser beam remaining after passing through the plasma 101, that is, exiting the laser cavity 310, is processed (dissipated).

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 빔 조사 시스템을 나타내는 도면이다. 도 4에 도시된 레이저 빔 조사 시스템(400) 역시, 도 2에 도시된 톰슨산란 진단 장치(200)의 일 구성이 될 수 있다. 4 is a view showing a laser beam irradiation system according to another embodiment of the present invention. The laser beam irradiation system 400 illustrated in FIG. 4 may also be a configuration of the Thomson scattering diagnosis apparatus 200 illustrated in FIG. 2.

도 4를 참조하면, 레이저 빔 조사 시스템(400)은 레이저 캐비티(410), 전반사 미러(420), 제1 내지 제3 이득 매질(431, 432, 433), 제1 내지 제3 부분 반사 미러(441, 442, 443) 및 덤프(460)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the laser beam irradiation system 400 includes a laser cavity 410, a total reflection mirror 420, first to third gain media 431, 432, and 433, and first to third partial reflection mirrors ( 441, 442, 443 and dump 460.

전반사 미러(420)는 레이저 캐비티(410) 내의 일측에 위치하며, 빛 또는 광에 대하여 100%의 반사율을 가질 수 있다. The total reflection mirror 420 is located at one side in the laser cavity 410 and may have a reflectance of 100% with respect to light or light.

제1 내지 제3 부분 반사 미러(441, 442, 443)는 레이저 캐비티(410) 내의 타측에 위치하여 각각 전반사 미러(420)와 마주한다. 제1 내지 제3 부분 반사 미러(441, 442, 443)는 빛 또는 광의 약 95% 정도를 반사시키고, 약 5% 정도를 투과시킬 수 있다.The first to third partial reflection mirrors 441, 442, and 443 are located at the other side of the laser cavity 410 to face the total reflection mirrors 420, respectively. The first to third partial reflection mirrors 441, 442, and 443 may reflect about 95% of the light or the light and transmit about 5%.

제1 내지 제3 이득 매질(431, 432, 433)은 일 방향으로 서로 일정 거리 이격되어 위치한다. 또한, 제1 내지 제3 이득 매질(431, 432, 433)은 전반사 미러(420)와 제1 내지 제3 부분 반사 미러(441, 442, 443) 사이에 각각 하나씩 위치된다. The first to third gain media 431, 432, and 433 are spaced apart from each other in one direction. In addition, the first to third gain media 431, 432, and 433 are positioned between the total reflection mirror 420 and the first to third partial reflection mirrors 441, 442, and 443, respectively.

제1 내지 제3 이득 매질(431, 432, 433)은 자신과 연결된 펌프(미도시)의 펌핑에 의해 광을 유도 방출한다. 제1 내지 제3 이득 매질(431, 432, 433)에서 유도 방출된 광은 전반사 미러(320)와 제1 내지 제3 부분 반사 미러(441, 442, 443) 사이에를 왕복하며 증폭되어 레이저 빔을 생성한다. The first to third gain media 431, 432, 433 inductively emit light by pumping a pump (not shown) connected thereto. The light emitted inductively from the first to third gain media 431, 432, and 433 is amplified and reciprocated between the total reflection mirror 320 and the first to third partial reflection mirrors 441, 442, and 443 to generate a laser beam. Create

플라즈마(101)는 제1 내지 제3 이득 매질(431, 432, 433)과 제1 내지 제3 부분 반사 미러(441, 442, 443) 사이에 위치된다. 이 같은 구성에 따라 전반사 미러(420)와 제1 내지 제3 부분 반사 미러(431, 432, 433) 사이를 왕복하며 증폭된 강한 레이저 빔이 플라즈마(101)에 조사될 수 있다. 이때, 플라즈마(101)는 전반사 미러(420)와 서로 다른 영역에 위치하는 제1 내지 제3 부분 반사 미러(441, 442, 443) 사이에서 레이저 빔을 조사받는 것으로, 3개의 영역에 레이저 빔을 조사받게 된다. The plasma 101 is located between the first through third gain media 431, 432, 433 and the first through third partial reflection mirrors 441, 442, 443. According to this configuration, a strong laser beam amplified and reciprocated between the total reflection mirror 420 and the first to third partial reflection mirrors 431, 432, and 433 may be irradiated to the plasma 101. At this time, the plasma 101 is irradiated with a laser beam between the total reflection mirror 420 and the first to third partial reflection mirrors 441, 442, and 443 located in different regions, and the laser beam is applied to three regions. Will be investigated.

앞서 설명한 바와 같이, 플라즈마(101)에 있어서, 레이저 빔이 지나간 곳에서만 전자기파가 방출되므로 전자기파의 발생을 위한 반응이 일어난 위치를 정확하게 알 수 있다. As described above, in the plasma 101, since the electromagnetic wave is emitted only where the laser beam has passed, it is possible to know exactly where the reaction for generating the electromagnetic wave occurred.

도 4에 도시된 레이저 빔 조사 시스템(400)의 경우, 3개의 이득 매질(431, 432, 433)과 3개의 부분 반사 미러(441, 442, 443)에 의해 3개의 영역에 레이저 빔을 조사할 수 있다. 따라서, 다수의 위치에서 플라즈마의 상태를 진단할 수 있어 보다 정확한 진단이 가능하다. In the case of the laser beam irradiation system 400 shown in FIG. 4, three areas of laser beam are irradiated by three gain media 431, 432, and 433 and three partial reflection mirrors 441, 442, and 443. Can be. Therefore, the state of the plasma can be diagnosed at a plurality of positions, which enables more accurate diagnosis.

제1 내지 제3 덤프(451, 452, 453)는 레이저 캐비티(410)의 후단에 일정 거리 이격되어 위치한다. 그리고, 제1 내지 제3 부분 반사 미러(441, 442, 443)를 통과하여 레이저 캐비티(410)를 탈출한 레이저 빔을 처리(소멸)시킨다. The first to third dumps 451, 452, and 453 are positioned at a rear end of the laser cavity 410 at a predetermined distance. Then, the laser beam that escapes the laser cavity 410 through the first to third partial reflection mirrors 441, 442, and 443 is processed (dissipated).

한편, 도 4에서는 전반사 미러(420), 3개의 이득 매질(431, 432, 433), 3개의 부분 반사 미러(441, 442, 443) 및 3개의 덤프(451, 452, 453)로 구성된 레이저 빔 조사 시스템(400)을 도시하고 있으나, 이득 매질, 부분 반사 미러 및 덤프의 개수 및 그들의 이격 거리는 이에 한정되지 않는다.
Meanwhile, in FIG. 4, the laser beam includes a total reflection mirror 420, three gain media 431, 432, and 433, three partial reflection mirrors 441, 442, and 443, and three dumps 451, 452, and 453. Although the illumination system 400 is shown, the number of gain media, partially reflective mirrors and dumps, and their separation distance are not limited thereto.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

100: KSTAR 101: 플라즈마
200: 톰슨산란 진단 장치 300, 400: 레이저 빔 조사 시스템
310, 410: 레이저 캐비티 320, 420: 전반사 미러
330: 이득 매질 340: 부분 반사 미러
350: 덤프 431: 제1 이득 매질
432: 제2 이득 매질 433: 제3 이득 매질
441: 제1 부분 반사 미러 442: 제2 부분 반사 미러
443: 제3 부분 반사 미러 451: 제1 덤프
452: 제2 덤프 453: 제3 덤프100: KSTAR 101: plasma
200: Thomson scattering diagnostic device 300, 400: laser beam irradiation system
310, 410: laser cavity 320, 420: total reflection mirror
330: gain medium 340: partially reflective mirror
350: Dump 431: First gain medium
432: second gain medium 433: third gain medium
441: first partial reflective mirror 442: second partial reflective mirror
443: third partial reflection mirror 451: first dump
452: Second dump 453: Third dump

Claims (4)

톰슨산란 플라즈마 진단을 위한 레이저 조사 시스템에 있어서,
레이저 캐비티;
상기 레이저 캐비티 내의 일측에 위치하는 전반사 미러;
상기 레이저 캐비티 내의 타측에 위치하는 부분 반사 미러; 및
상기 전반사 미러와 상기 부분 반사 미러 사이에 위치하여 펌핑에 의해 광을 유도 방출하는 이득 매질(상기 이득 매질은 상기 전반사 미러와 상기 부분 반사 미러 사이에 복수 개가 위치됨)을 포함하고,
상기 전반사 미러와 상기 부분 반사 미러는 상기 이득 매질로부터 유도 방출된 광을 증폭시켜 레이저 빔을 생성하고,
플라즈마는 상기 이득 매질과 상기 부분 반사 미러 사이에 위치하며,
상기 생성된 레이저 빔이 상기 플라즈마에 조사되는,
톰슨산란 플라즈마 진단을 위한 레이저 조사 시스템.
In the laser irradiation system for Thomson scattering plasma diagnosis,
Laser cavity;
A total reflection mirror positioned at one side in the laser cavity;
A partially reflective mirror located on the other side of the laser cavity; And
A gain medium positioned between the total reflection mirror and the partial reflection mirror to induce and emit light by pumping (the plurality of gain mediums being located between the total reflection mirror and the partial reflection mirror),
The total reflection mirror and the partial reflection mirror amplify the light emitted from the gain medium to generate a laser beam,
A plasma is located between the gain medium and the partially reflective mirror,
The generated laser beam is irradiated to the plasma,
Laser irradiation system for Thomson scattering plasma diagnosis.
제1항에 있어서,
상기 레이저 캐비티의 외부에 위치하고, 상기 플라즈마를 통과하여 상기 부분 반사 미러로부터 출력된 상기 레이저 빔을 소멸시키는 덤프(dump)를 더 포함하는 톰슨산란 플라즈마 진단을 위한 레이저 조사 시스템.
The method of claim 1,
And a dump located outside the laser cavity and passing through the plasma to extinguish the laser beam output from the partial reflection mirror.
제1항에 있어서,
상기 이득 매질의 후단에 위치하는 이득 제어부로서, 상기 증폭된 빔이 플라즈마 진단에 요구되는 것보다 큰 세기를 가질 경우 증폭된 빔의 세기를 감쇠시키는 이득 제어부를 더 포함하는 톰슨산란 플라즈마 진단을 위한 레이저 조사 시스템.
The method of claim 1,
A gain controller located at a rear end of the gain medium, the gain control unit configured to attenuate the intensity of the amplified beam when the amplified beam has an intensity greater than that required for plasma diagnosis; Survey system.
제1항에 있어서,
상기 펌핑은, 광 펌핑, 전기방전 펌핑, 전자-홀 생성 펌핑, 화학 반응 펌핑 및 가스 금속 팽창 펌핑 중 어느 하나의 펌핑 방식으로 이루어지는 톰슨산란 플라즈마 진단을 위한 레이저 빔 조사 시스템. The method of claim 1,
The pumping, laser beam irradiation system for thomson scattering plasma diagnosis is made of any one of the pumping method of light pumping, electric discharge pumping, electron-hole generating pumping, chemical reaction pumping and gas metal expansion pumping.
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