帯域可変型干渉計開発の現状 ( 計画研究カ )
DESCRIPTION
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 - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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-detune
d 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 i
nterferometer 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)
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) Caltech 40mプロトタイプ実験(共同
研究) ⇒本トーク
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 )
“ ほとんど”ロックした!
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)
SEM
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
レーザー
重力波信号
キャリアー
RSE 干渉計の5つの自由度
レーザー
ETMy
ETMx
ITMy
ITMxBS
PRM
SEM
lx
ly
lsx
lsy
Lx
Ly
L=( Lx Ly)/2L= Lx Ly
l=( lx ly)/2l= lx lyls=( lsx lsy)/2
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:
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)
+f1-f1 +f2-f2
キャリアー腕の長さ信号
中心部の長さ信号
ITMx
ITMy
BS
PRM
SRM
f2U
f1U
CAf1L
f2L
信号取得マトリックスPort 復調* L L l l l s
SP f1 1 -3.8E-9
-1.2E-3
-1.3E-6
-2.3E-6
AP f2 -4.8E-9
1 1.2E-8 1.3E-3 -1.7E-8
SP f1 f2 -1.7E-3
-3.0E-4
1 -3.2E-2
-1.0E-1
AP f1 f2 -6.2E-4
1.5E-3 7.5E-1 1 7.1E-2
PO f1 f2 3.6E-3 2.7E-3 4.6E-1 -2.3E-2
1レーザー
ETMy
ETMx
ITMy
ITMxBS
PRM
SEM
SPAP
PO
( PO はセットアップの簡便さのためここに設置)
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
ETMxITMy
ITMxBSPRM
SEM
ITMy
ITMxBSPRM
SEM
(例)ステップ2ステップ1ステップ3
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
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・・・。
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!
マイケルソン機械変調復調(ディザー)信号
マ イ ケ ル ソ ン・ディザー信号
LPF LPF LPF LPF
(VPO)’ (VAP)’VPO VAP
~1.2 kHz
1
レ ー ザー
ITMy
ITMxBS
PRM
SEM
PO
AP
2PO
POAPPOAP )'()'(
V
VVVV VAP/VPO の l-に関する微分信号
ディザーによる l- 信号
l+ には全く依存しない!
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
ロックの様子(1)
Carrier
33MHz
Unbalanced166MHz
Belongs tonext carrier
Belongs tonext carrier
ITMy
ITMxBS
PRM
SRM
OSA DDM PD
DDM PD
DDM PD
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
腕のロック
DC Lock point
Resonant Lock
offsetpower dTransmitte
1
DC ロック:
を用いて片腕ずつロック
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
Xarm lockYarm lock
Arm power
Error signal
Ideal lockpoint
Offset lockOffset lock
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