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帯域可変型干渉計開発の現状 ( 計画研究カ )

帯域可変型干渉計開発の現状 ( 計画研究カ ). 第４回 TAMA シンポジウム　＠大阪市立大学 ２００５年２月１７日 川村静児 国立天文台. 研究項目（１）. 天文台の４ｍプロトタイプ実験 ⇒ K. Somiya, et al., “Development of a frequency-detuned interferometer”, accepted by Appl. Opt. 天文台の偏光型干渉計実験

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帯域可変型干渉計開発の現状 ( 計画研究カ )

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Presentation Transcript

  1. 帯域可変型干渉計開発の現状(計画研究カ) 第４回TAMAシンポジウム　＠大阪市立大学 ２００５年２月１７日 川村静児 国立天文台

  2. 研究項目（１） • 天文台の４ｍプロトタイプ実験 ⇒K. Somiya, et al., “Development of a frequency-detuned interferometer”, accepted by Appl. Opt. • 天文台の偏光型干渉計実験 ⇒P. Beyersdorf, et al., “A prototype power-recycled RSE interferometer using polarization detection”, accepted by Appl. Opt. • 帯域可変型干渉計の量子雑音 ⇒K. Somiya, “Photodetection method using unbalanced sidebands for squeezed quantum noise in a gravitational wave interferometer”, Phys. Rev. D 67, 122001 (2003)

  3. 研究項目（２） • 量子雑音の低減実験 ⇒阪田紫帆理（ポスター） • 信号取得法の最適化 ⇒宗宮健太郎、川添史子、苔山圭以子（ポスター） • Caltech４０ｍプロトタイプ実験（共同研究） ⇒本トーク

  4. 40m干渉計 ＠Caltech • Advanced LIGO (及びLCGT、その他）のための帯域可変型干渉計のプロトタイプ • 目標 シグナル取得方式の確立 ロック・アクイジション方法の確立 その他 • 世界のプロジェクトとの協力 （ビジター：TAMA，GEO，VIRGO，ACIGA）

  5. “ほとんど” ロックした！

  6. パワーリサイクルド・ ファブリペロー・ マイケルソン干渉計 キャリアー レーザー 重力波信号 SEM 帯域可変型干渉計 • パワー・リサイクルド・ファブリペロー・マイケルソン干渉計にシグナル・エクストラクション・ミラー（SEM)を追加 • SEMにより重力波信号を腕共振器内でキャンセルする前に抜き出す • SEMをディチューンすることにより狭帯域で高感度化（LCGTはディチューンしない）

  7. ETMy Ly ITMy lsy レーザー ly ITMx ETMx BS lx Lx PRM lsx SEM RSE干渉計の５つの自由度 腕キャビティー同相： 腕キャビティー差動： パワー・リサイクリング・キャビティー（PRC）長： マイケルソン差動： シグナル・エクストラクション・キャビティー（SEC）長： L=(LxLy)/2 L=LxLy l=(lxly)/2 l=lxly ls=(lsx lsy)/2

  8. キャリアー 腕の長さ信号 -f2 -f1 +f1 +f2 中心部の長さ信号 信号取得法 • ２つの位相変調（f1=33 MHz and f2=166 MHz） • 腕の信号（L+, L-）はシングル・デモジュレーション（SDM）で取得 • 中心部の信号（l+, l- , ls ）はダブル・デモジュレーション（DDM）で取得（キャリアーの影響を避けるため） ITMy ITMx f2U f1U CA f1L f2L BS PRM SRM

  9. 信号取得マトリックス ETMy （POはセットアップの簡便さのためここに設置） ITMy PO レーザー ITMx ETMx BS PRM SEM SP AP

  10. ロック・アクイジションの方針 ２．アームのロック １．中心部のロック （アームの自由度によって乱されないこと） ETMy ITMy ITMx PRM BS ITMy ETMx ITMx PRM （例） ステップ２ ステップ１ ステップ３ BS SEM SEM ステップ１：自由度１をロック（残りの２つの自由度によって乱されないこと） ステップ２：自由度２をロック（残りの１つの自由度によって乱されないこと） ステップ３：自由度３をロック

  11. DDM＠SPによる l+ エラー信号 lsとl-が最終的な動作点にいるときはきれいな信号だが・・・。

  12. DDM＠SPによる l+ エラー信号 lsとl-が最終的な動作点からずれると乱されてしまう。 ⇒　ロックがキープできない！

  13. LPF LPF LPF LPF マイケルソン機械変調復調（ディザー）信号 1 ITMy PO ITMx BS PRM レーザー SEM AP   ~ 1.2 kHz VPO (VPO)’ VAP マイケルソン・ ディザー信号 (VAP)’ VAP/VPOのl-に関する微分信号

  14. ディザーによる l- 信号 l+には全く依存しない！

  15. 中心部のロックに成功！ ０．アームをブロック １．機械変調復調法によりl-をロック ２．SDM＠ＳＰによりl+をロック ３．DDM＠ＳＰによりlsをロック ４．l-とl+のロックをDDMに切り替える

  16. Carrier Unbalanced 166MHz ITMy 33MHz ITMx BS PRM DDM PD DDM PD SRM Belongs to next carrier OSA Belongs to next carrier DDM PD ロックの様子（１）

  17. ロックの様子（２） • アラインメントが取れていればDDMで直接ロックする • アクイジションに要する時間：～10秒 • 最長ロック時間：2.5時間 • 中心部の制御ゲインやリミッターの最適化によりアームを開けても中心部のロックは数秒持つ

  18. Resonant Lock DC Lock point 腕のロック DCロック： を用いて片腕ずつロック

  19. Arm power Yarm lock Xarm lock Error signal Offset lock Offset lock Ideal lock point ロックの様子 • 両腕ともDCロック可能 • オフセット付PO復調ロックに移行可能 • オフセットをとるとロックが落ちる

  20. まとめと今後の予定 • 完全ロックまでもう一息 • ロック後は各種キャラクタリゼーション、アウトプットモードクリーナ、DCリードアウトなどを行なう

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