In general, interferometers are used to perform electron density measurements in magnetically confined plasma, where the electron density is dependent on the refractive index of the plasma. Measurements can be made through comparisons of the phase shift variation between the probe and reference laser beam. The plasma electron density should vary continuously during discharge; however, the fringe jump is a step-like change of the apparent electron density caused by a sudden jump of the measured phase shift. The appearance of fringe jump will degrade the interferometric measurements accuracy. This study attempted to solve the fringe jump problem on the polarimeter-interferometer (POINT) diagnostics system of the Experiment Advanced Superconducting Tokamak (EAST) by proposing a support vector machine model for electron density fringe jump detection and correction. The established model can efficiently classify the fringe jump data from the raw measurement data in a manner robust to noise and interference, and subsequently correct the jump. This model greatly improves the correction efficiency and precision of electron density data from the POINT system, and is expected to be embedded into the plasma control system to perform more accurate real-time electron density feedback control. Moreover, the algorithm is not limited to specific fusion devices or interferometer diagnostics, and is applicable to other interferometric measurement systems.
一般に、干渉計は磁気閉じ込めプラズマ中の電子密度測定に用いられ、電子密度はプラズマの屈折率に依存する。測定は、プローブ光と参照レーザー光の間の位相シフト変化の比較によって行うことができる。プラズマ電子密度は放電中に連続的に変化するはずであるが、フリンジジャンプは、測定された位相シフトの急激な跳びによって生じる見かけ上の電子密度のステップ状変化である。フリンジジャンプの発生は、干渉計測定の精度を低下させる。本研究では、実験先進超伝導トカマク（EAST）の偏光計-干渉計（POINT）診断システムにおけるフリンジジャンプ問題を解決するため、電子密度フリンジジャンプ検出・補正のためのサポートベクターマシンモデルを提案した。構築したモデルは、ノイズや干渉に対して頑健な方法で、生データからフリンジジャンプデータを効率的に分類し、その後ジャンプを補正することができる。本モデルは、POINTシステムからの電子密度データの補正効率と精度を大幅に向上させ、より正確なリアルタイム電子密度フィードバック制御を実現するためにプラズマ制御システムに組み込まれることが期待される。さらに、本アルゴリズムは特定の核融合装置や干渉計診断に限定されるものではなく、他の干渉計測定システムにも適用可能である。