In magnetic confinement fusion research, electron density and current density are two critical physical parameters. Electron density is not only one of the three key quantities—alongside temperature and energy confinement time—defining fusion plasma performance, but also essential for controlling and studying plasma behavior. Plasma confinement, transport phenomena, and magnetohydrodynamic stability are strongly influenced by the current density profile. The polarimeter-interferometer (POINT) system is a key diagnostic on the EAST tokamak, providing simultaneous measurements of electron density and current density profiles for both plasma control and fundamental physics research. Its operation depends on a stable, high-power far-infrared (FIR) laser source. Currently, the light sources for POINT on EAST are three SIFIR-50 optically pumped formic acid lasers from Coherent Inc. (USA), each emitting at 432 μm with a maximum output power of about 30 mW. However, after more than a decade of operation, one of these lasers has failed. This paper reports the development of a self-built, optically pumped FIR laser operating at the same 432 μm wavelength, matching the spectral line of the SIFIR-50 system. Using formic acid as the gain medium, the laser delivers a continuous-wave output power of 25 mW. Before integration into the POINT, the output beam was systematically characterized. Measurements confirm operation in the fundamental TEM00 transverse mode with a Gaussian intensity profile. By performing axial beam-profile scans and applying Gaussian beam propagation theory, the beam-waist location and radius were determined. After integration with the POINT system, the intermediate-frequency drift less than 2% over a 5 min interval, meeting the stability requirements of the interferometer. The POINT system, now employing this laser, has successfully measured line-integrated electron density, and density profiles subsequently reconstructed through inversion algorithms, demonstrating that the self-developed FIR laser can be utilized for polarimetric interferometry measurements.
磁気閉じ込め核融合研究において、電子密度と電流密度は2つの重要な物理パラメータである。電子密度は、核融合プラズマ性能を定義する温度およびエネルギー閉じ込め時間と並ぶ3つの主要量の1つであるだけでなく、プラズマ挙動の制御と研究にも不可欠である。プラズマ閉じ込め、輸送現象、および磁気流体力学安定性は、電流密度分布に強く影響される。ポラリメータ-干渉計（POINT）システムは、EASTトカマクにおける主要な診断装置であり、プラズマ制御と基礎物理学研究の両方のために電子密度と電流密度分布の同時計測を提供する。その動作は、安定した高出力の遠赤外線（FIR）レーザー源に依存している。現在、EASTのPOINT用光源は、米国Coherent Inc.製の3台のSIFIR-50光励起ギ酸レーザーであり、それぞれ432 μmで発振し、最大出力は約30 mWである。しかし、10年以上の運転後、これらのレーザーの1台が故障した。本論文では、SIFIR-50システムのスペクトル線に一致する、同じ432 μm波長で動作する自作の光励起FIRレーザーの開発について報告する。ギ酸を利得媒質として用い、このレーザーは25 mWの連続波出力を提供する。POINTへの統合前に、出力ビームは系統的に特性評価された。測定により、ガウス強度分布を持つ基本TEM00横モードでの動作が確認された。軸方向のビームプロファイルスキャンを実施し、ガウスビーム伝搬理論を適用することにより、ビームウエストの位置と半径が決定された。POINTシステムへの統合後、中間周波数のドリフトは5分間にわたり2%未満であり、干渉計の安定性要件を満たした。このレーザーを採用したPOINTシステムは、線積分電子密度の測定に成功し、その後、逆変換アルゴリズムによって密度分布を再構成した。これにより、自作FIRレーザーが偏光干渉計測に利用可能であることが実証された。