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本文对EAST托卡马克偏振干涉仪台面实验进行了研究。电流密度分布是一个重要的托卡马克等离子体参数,测量和控制等离子体电流密度对于先进的等离子体运行至关重要,同时对于理解等离子体平衡、约束和磁流体不稳定性也非常重要。利用激光在等离子体中的法拉第旋转作为测量原理的偏振仪已被广泛应用于高温等离子体的诊断上。多道远红外激光偏振干涉仪诊断系统成为磁约束等离子体研究装置上最重要的诊断之一。为了测量EAST托卡马克等离子体电流密度分布,一套基于三波法的11道偏振干涉仪系统正在研制中。系统光源为三台波长为432.6微米的二氧化碳泵浦甲酸激光器,每台激光器功率大于30毫瓦,每两台激光器之间有~MHz(兆赫兹)量级差频,决定了系统的时间分辨率可达到微秒量级。为了保证研制的顺利进行,需要进行相关的台面实验,研究432.6微米激光的基本物理特性,并为整个系统研制提供数据支持。在台面实验中,我们分别进行了激光输出特性研究、激光传播特性研究和台面光路的优化设计。 激光输出特性研究包括激光输出模式研究和束腰测量、激光器功率稳定性和差频稳定性测试。其中束腰位置和大小是整个偏振干涉仪系统光路设计的基础,决定光路中各光学元件的尺寸和位置,在该论文中用不同方法详细测量了束腰的直径和位置,结论一致,束腰直径为17.7毫米,位置在激光器输出窗口80毫米处;在功率稳定性和差频稳定性测试中,在一小时内功率漂动为16%,差频漂动为5%,基本满足EAST放电的需要,在EAST长脉冲放电中,为了防止长时间差频漂移造成的误差,需要安装差频反馈调节系统,进一步提高差频的稳定性。 激光传播特性包括玻片和偏振片性能的检测、各类光学元件光功率损失的测量、金属栅网透射率与反射率的测量、各类光学元件对光偏振性的影响和角反射镜精度的测量。经过实验测量,玻片和偏振片都具有良好的光学性能,满足偏振干涉仪系统的要求;系统中主要光功率损失元件为波导,四分之一玻片和水晶窗口,最终达到肖特基混频器的激光功率约1毫瓦;金属栅网每英寸的线数越多,反射率越高,透射率越低,同一线数的栅网对线偏振光和圆偏振光的反射率和透射率略有不同,栅网的放置角度对其透过率影响不大;系统中的主要光学元件包括反射镜、金属栅网和透镜对线偏振光偏振态基本没有影响,具有较好的偏振特性;为了满足EAST1000秒长脉冲放电的需要,使用了特殊的钼制角反射镜,可耐高温350度,精度为20弧秒。