电子密度是聚变等离子体的重要参数之一,聚变的反应率与等离子体密度的平方成正比,高密度下的等离子体运行更是各个聚变装置希望达到的目标。然而,通过一系列实验表明,等离子体运行具有一定的密度上限,突破这个密度上限,等离子体必然发生大破裂。这一发现极大的限制了聚变工程的前进与发展。在此基础上,对于等离子体密度极限的研究以及实现高密度等离子体运行显得尤为重要。对于高密度放电等离子体电子密度测量,传统的干涉仪由于受到机械振动及密度条纹翻转计算错误的影响,测量精度和准确度较差,由此新型干涉仪得到了迅速发展。其中,二氧化碳色散干涉仪成为近期等离子体电子密度诊断的热点之一。本文基于EAST装置运行的最高弦平均密度(1020m-3)参数,设计研制了一套基于调制振幅比的9.3μm二氧化碳色散干涉仪系统。由于系统参考道与探测道激光光束同轴,该系统在原理上直接消除了机械振动的影响,无需复杂、昂贵的减震系统支撑;同时,二氧化碳波段激光干涉仪在现阶段放电条件下电子密度测量的相位至多产生一次条纹翻转。本文首先介绍了色散干涉仪的诊断原理,提出了EAST上色散干涉仪系统的概念设计方案并分析系统可能出现的误差来源。然后,介绍了该系统的研制方案,包括光学设计和台面实验测试两大部分。光学设计部分阐述了系统的光路设计及系统主要部件的参数设计;随后,在系统设计方案的基础上进行台面实验进行验证。该系统对电子密度的测量是通过两束二次谐波之间的相位分析得到的,因此,对产生二次谐波的倍频晶体的研究必不可少。通过对二次谐波进行测量分析,验证了不同功率原始激光下倍频光与倍频晶体放置角度之间的关系;利用wedge替代等离体子进行系统可行性测试,通过短距离可行性测试从系统原理上验证系统的可行性,而后进行了与EAST上系统设计相同的设计参数进行1:1台面测试,验证了该系统在装置上运行的可行性。系统在EAST上系统安装部分包括了三个方面:系统的机械支撑、探测与采集和数据处理。在数据处理方面,一方面存储系统原始信号用于系统离线计算,提供高分辨率的密度计算结果分析;另一方面使用锁相放大器配合FPGA编程,可对原始信号进行快速硬件处理,实现等离子体电子密度的实时计算,满足PCS实时控制要求并为EAST实验炮间分析奠定基础。此外,本文还基于EAST上偏振干涉仪(POINT)系统测量获得等离子体垂直位移,为EAST和将来聚变堆提供了一种可用的非感应测量等离子体位移的方法;基于POINT系统电流分布的高时间分辨测量,研究了EAST上中性束注入下等离子体自发电流驰豫过程。基于偏振干涉仪系统电子密度和法拉第旋转角测量结果,通过等离子体电子密度、电流密度及平衡磁重建技术(EFIT)等多种方法计算并进行对比分析,验证等离子体垂直位置在放电过程中的存在及变化;通过对NBI驱动下等离子体电子密度扰动及电流分布在H-L模转换过程中的变化,发现电流分布的驰豫时间小于电流扩散时间,存在等离子体自发电流驰豫过程,揭示了等离子体电子密度扰动与电流输运的非线性耦合对电流驰豫过程的影响。