Fast and moduled dispersion interferometer for precise electron density measurement of atmospheric pressure plasmas

高調波干渉計のモジュール化には、水冷が不要で運搬も可能な小型空冷レーザーが不可欠である。平成29年度は、基本的な発振試験を終えた2 W出力の小型空冷CO2レーザーで高調波干渉計を構成し、計測上問題となるノイズ等の有無を検証した。まず、2 W出力の小型空冷CO2レーザーと特性が既知であるAgGaSe2結晶の組み合わせ、高調波干渉計の性能試験を行った。レーザー発振の不安定性や多モード発振などにより、レーザー周波数に特徴的なノイズが重畳する場合があり、その場合干渉計で計測される移送信号にノイズとなって現れる。特に水冷と比較して冷却能力が低い空冷の場合、小型で可搬となる利点の一方で、発振の不安定性や発振モードの遷移が発生することが危惧された。高調波干渉計を構成し、位相計測の結果、小型空冷レーザーでも干渉計を行う上で問題となるノイズ等が無いことを確認し、高調波干渉計の光源として使用できることを示した。得られた分解能は高出力・周波数安定化レーザーを光源とした高調波干渉計と同程度であった。線平均電子密度の分解能は、1.2×10^16 m^(-2)であり、大気圧プラズマの幅を1 mm幅と仮定した場合は1.2×10^19 m^(-2)であった。時間分解は使用しているロックインアンプの時定数で決まり、20マイクロ秒であった。現在、高効率非線形結晶OP-GaAsを用いて二倍高調波を発生させ、高調波干渉計の高精度化を図る準備を進めている。以上、小型空冷レーザーを高調波干渉計の光源として利用できるという確証から、小型空冷レーザーを用いた光学系の設計を進めた。全体重量やサイズを勘案し、小型の2つのモジュールで構成する可搬型高調波干渉計を設計した。

高調波干渉計のモジュール化には、水冷が不要で運搬も可能な小型空冷レーザーが不可欠である。平成29年度は、基本的な発振試験を終えた2 W出力の小型空冷CO2レーザーで高調波干渉計を構成し、計測上問題となるノイズ等の有無を検証した。まず、2 W出力の小型空冷CO2レーザーと特性が既知であるAgGaSe2結晶の組み合わせ、高調波干渉計の性能試験を行った。レーザー発振の不安定性や多モード発振などにより、レーザー周波数に特徴的なノイズが重畳する場合があり、その場合干渉計で計測される移送信号にノイズとなって現れる。特に水冷と比較して冷却能力が低い空冷の場合、小型で可搬となる利点の一方で、発振の不安定性や発振モードの遷移が発生することが危惧された。高調波干渉計を構成し、位相計測の結果、小型空冷レーザーでも干渉計を行う上で問題となるノイズ等が無いことを確認し、高調波干渉計の光源として使用できることを示した。得られた分解能は高出力・周波数安定化レーザーを光源とした高調波干渉計と同程度であった。線平均電子密度の分解能は、1.2×10^16 m^(-2)であり、大気圧プラズマの幅を1 mm幅と仮定した場合は1.2×10^19 m^(-2)であった。時間分解は使用しているロックインアンプの時定数で決まり、20マイクロ秒であった。現在、高効率非線形結晶OP-GaAsを用いて二倍高調波を発生させ、高調波干渉計の高精度化を図る準備を進めている。以上、小型空冷レーザーを高調波干渉計の光源として利用できるという確証から、小型空冷レーザーを用いた光学系の設計を進めた。全体重量やサイズを勘案し、小型の2つのモジュールで構成する可搬型高調波干渉計を設計した。