ファブリーペロ-(FP)方式干渉計の開発

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前年度に第一段階のプロトタイプ干渉計運転に成功したことを踏まえて、今年度はレーザー光の周波数安定化とモード選択を行って、干渉計の感度向上を目指すと共に、雑音源の特定と対策を試みた。1.モードクリーナー:1m離れた2枚の独立に懸架した鏡で構成されるファブリペロ-共振器をレーザー光の周波数基準に周波数安定化を行うと同時に、その透過によってモード選択された光を干渉計の光源として利用し運転した。これにより第一段階の運転で支配的であったレーザー光の周波数雑音を減らして1kHz付近で約2桁の感度向上が達成された。さらに光源のモード選択によって干渉計のコントラストも95%から99%に向上した。2.雑音源の検討:モードクリーナーにより周波数安定化は安定化回路の誤差信号で見積もると約4桁、20mの1本のファブリーペロ-共振器で評価すると約3桁の改善が見られるが、プロトタイプ干渉計での感度向上は約2桁に留まっている。この原因を検討した結果、モードクリーナと干渉計の間で光路調整に用いている鏡の機械的な振動が光の位相雑音を付加すると同時に光軸ゆらぎを引き起こしている可能性が大きいことが判明した。位相雑音の付加で約1桁の劣化、光軸ゆらぎは干渉計に異相雑音として作用するため、さらに約1桁の劣化をもたらすと推定されている。これへの対策として防振の強化が実施されているところである。3.連続運転:前年度の世界初の直接干渉方式のプロトタイプ干渉計運転の成功につづいて、独立懸架のモードクリーナーを通した光でプロトタイプ干渉計を運転したのも世界初であるが、このシステムの長期安定動作を確認するために、長期運転を試みた。最長で3時間半の連続運転が達成され、ロックがはずれる原因も推定できた。