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

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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。