Highly accurate approximate solutions of stokes equation for polarimetry of ITER-like plasmas

ITERをはじめとする核融合プラズマにおける偏光計測のためのストークス方程式の高精度近似解

今澤 良太; 河野 康則; 草間 義紀

Imazawa, Ryota; Kawano, Yasunori; Kusama, Yoshinori

偏光計測は磁場と電子密度を計測する手段としてトカマク装置で用いられてきた。ファラデー効果が偏光楕円を回転させ、コットンムートン効果が楕円率を変化させるというのが最も基本的な物理的描像であり、ファラデー効果の公式を用いてレーザー光路と平行な磁場成分と電子密度の情報を、コットンムートン効果の公式を用いてレーザー光路と垂直な磁場成分と電子密度の情報を得ることができる。しかしながら、ITERのプラズマのような電子密度の高いプラズマでは両効果が互いに相互作用するため、従来の公式は成立せず、偏光状態の変化を正確に把握するにはストークス方程式を解く必要がある。幾つかの近似解がこれまで提案されてきたが、高密度領域で適用可能な近似解はなかった。そこで、本研究ではストークス方程式と等価でかつ偏光楕円パラメータで記述された方程式を独自に導くことにより、新たな近似解を得ることに成功した。われわれの近似解は他の近似解よりも仮定が少ないためその適用範囲が広いことが特徴であり、高密度()かつ長レーザー波長()の領域で他の近似解よりも高精度であることを確認した。

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