多段懸架光学系による光干渉計の高感度・安定制御

本研究の目的は、多段に懸架された光学素子で構成された光干渉計を安定に動作させ、高い防振特性を実現することである。平成12年度には、多段懸架干渉系の安定動作と基本性能の確認を行っていた。それを受けて、平成13年度には、その性能の向上を目指し、この方式でどこまで防振比が向上できるかの検証実験を行った。懸架装置は、全体の高さが約50cmの三段振り子であり、最上段は、近くに配置された磁石による渦電流でダンピングするよう設計された。また、中段と下段には鏡が貼りつけられた。この懸架装置を二台、約60cmの間隔で配置し、中段部と下段部の2段のファブリー・ペロー共振器を構成した。この共振器にNd : YAGレーザー光源からの光を2つに分けてそれぞれ入射し、共振器長を測定・制御した。その結果、中段に構成された共振器を制御することによって、下段共振器長の変動が、1Hz以下の周波数帯において約100分の1程度安定になる、という測定結果を得ることができた。また、RMS振幅(全周波数帯での積分値)では、変動が約1/5になっていることが確認できた。角度揺れが1/3に抑えられる、という結果も得られた。これらの抑圧比を制限している原因は、入射レーザー光の周波数雑音や強度雑音、角度揺らぎ、もしくは、懸架装置の非対称性などが考えられる。本実験によって、多段懸架干渉計の基本原理と性能は確認できた。しかし、現装置では上記要因によって性能が制限されてしまっていた。重力波検出器のような観測装置に組み込むには、より本格的なプロトタイプ装置での研究を行い、より高性能化する必要があると考えられる。

本研究の目的は、多段に懸架された光学素子で構成された光干渉計を安定に動作させ、高い防振特性を実現することである。平成12年度には、多段懸架干渉系の安定動作と基本性能の確認を行っていた。それを受けて、平成13年度には、その性能の向上を目指し、この方式でどこまで防振比が向上できるかの検証実験を行った。懸架装置は、全体の高さが約50cmの三段振り子であり、最上段は、近くに配置された磁石による渦電流でダンピングするよう設計された。また、中段と下段には鏡が貼りつけられた。この懸架装置を二台、約60cmの間隔で配置し、中段部と下段部の2段のファブリー・ペロー共振器を構成した。この共振器にNd : YAGレーザー光源からの光を2つに分けてそれぞれ入射し、共振器長を測定・制御した。その結果、中段に構成された共振器を制御することによって、下段共振器長の変動が、1Hz以下の周波数帯において約100分の1程度安定になる、という測定結果を得ることができた。また、RMS振幅(全周波数帯での積分値)では、変動が約1/5になっていることが確認できた。角度揺れが1/3に抑えられる、という結果も得られた。これらの抑圧比を制限している原因は、入射レーザー光の周波数雑音や強度雑音、角度揺らぎ、もしくは、懸架装置の非対称性などが考えられる。本実験によって、多段懸架干渉計の基本原理と性能は確認できた。しかし、現装置では上記要因によって性能が制限されてしまっていた。重力波検出器のような観測装置に組み込むには、より本格的なプロトタイプ装置での研究を行い、より高性能化する必要があると考えられる。