極小基線長光共振器を用いた動波検出器のための超高感度トランスデューサーの開発

使用最小基线长度光学谐振腔开发用于动态波检测器的超高灵敏度传感器

• 批准号: 04234201
• 负责人: 三尾 典克
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04234201/
• 关键词: 動波検出器; トランスデューサー; 光共振器; ファブリーペロー干渉計; Nd:YAGレーザー; 散射雑音

前年からの継続で、トランスデューサーの心臓部である非常に基線長の短い光共振器を製作し、光学系の評価を行った。光共振器は高反射率の鏡を二枚向かい合わせたFabry-Peort(FP)干渉計である。半導体レーザー励起Nd:YAGレーザーを光源として、2枚の凹面鏡(曲率半径1m)を近接させて設置し共振器を構成した。アラインメントは共振器本体ではなく外部の装置を用いて取り、透過化には1次に横モードが現れないようにできた。測定された共振器の透過光強度は大きなピークのTEM_<00>モードと僅かな高次モードからなり、基本モードの巾からフィネスが約1500であることが分かった。また、隣の非常に小さなピーク(2次の横モード)との間隔から基線長が約150μmであると推定された。2次の横モードの大きさを小さくできたのは、入射光の空間モードを光共振器のモードにあわせることができたからで、光学系が正しく設計されていることを示している。これらの値は期待されるものとほぼ一到し、十分使用に耐えうることがわかった。次にこの装置の雑音特性を調べるために、共振器本体を真空タンクの中に納め、そこで防振をした。レーザー光は外部から窓板を通して導入し、共振器の機械振動による信号は共振器の透過(または反射)特性の曲線の傾きを利用して取り出し、透過光と反射光の差をとることで、強度雑音を除去する方式をとった。動作点をS/Nが最良になるように選び、共振器に取り付けたPZTに信号を返して動作点を固定して雑音のスペクトルを測定した。現時点で50kHz以上の周波数におして5×10^<-18>m/√<Hz>であり、ほぼ散射雑音のレベルに達している。従って、全体の方式は正しいことが証明された。しかし、本来の測定帯域の1kHz付近ではまだ大きな雑音が残っているのでこれを取り除くための方策を検討している。

The year before last, the optical system was evaluated and the optical resonator was manufactured with a very long base line. Optical resonators have high reflectivity mirrors, and two pairs of them are combined. Fabry-Peort(FP) is an optical resonator. Semiconductor excitation Nd:YAG light source, two concave mirrors (radius of curvature 1m), close to each other The resonator body is made up of external devices. The transmission is made up of external devices. The transmitted light intensity of the resonator was measured to be about <00>1500 nm. The base line length of the adjacent very small (2nd order horizontal) interval is estimated to be about 150μm. The second order of the horizontal direction of the light is small, the spatial direction of the incident light is small, and the optical system is small.これらの値は期待されるものとほぼ一到し、十分使用に耐えうることがわかった。Second, the sound characteristics of the device are tuned, the resonator body is vacuumed, and the vibration is prevented. The transmission of light from outside the resonator, the mechanical vibration of the resonator, the curve of the resonator, and the difference between the transmitted light and the reflected light are used. S/N ratio is the best choice for the operating point, PZT signal is the best choice for the resonator, and the operating point is the best choice for the resonator. The frequency of the current point above 50kHz is 5×10^ m/√, and the frequency of <-18><Hz>the scattered sound is 5 ×10^m. The whole way is correct. 1kHz in the original measurement band is not enough for the measurement of noise.

项目成果

K.Kuroda et al.: "Resonant Antenna for Monitaring Gravitational Wave Bursts in Our Galaxy" Proceedings of International Symposium on Neutrino Astrophysics,Kakayama 1992 (Accademic Press,Tokyo).

K.Kuroda 等人：“用于监测银河系引力波爆发的谐振天线”中微子天体物理学国际研讨会论文集，Kakayama 1992（学术出版社，东京）。

N.Mio,K.Kuroda and K.Tsubono: "Laser transducer for a resonant-mass gravitational wave detector using an ultla-short optical cavity" Proceedings of International Symposium on Neutrino Astrophysics,Takayama 1992 (Accademic Press,Tokyo).

N.Mio、K.Kuroda 和 K.Tsubono：“使用超短光学腔的共振质量引力波探测器的激光换能器”中微子天体物理学国际研讨会论文集，Takayama 1992（学术出版社，东京）。