干渉計要素技術の開発

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重点領域研究最終年の今年度は、これまでの個別要素技術の集大成として、システムの総合性能の追求を重点的に行った。ここで開発された技術は1995年度から始まる300mレーザー干渉計重力波検出器実験(TAMA300)の基礎を築くものである。干渉計の変位感度としてはトップデータにはまだ追いつかないが、いくつかの性能項目においては世界のトップレベルを達成することが可能であった。今年度の主要開発項目としては、1)3m Fabry-Perot-Michelson干渉計の研究、2)懸架方式鏡を用いたパワーリサイクリング実験、3)独立懸架方式鏡によるモードクリーナーの開発、4)高反射率鏡の評価研究をとりあげた。1)に関しては昨年度既に世界に先駆けてFabry-Perot-Michelson干渉計の直接干渉に成功しているが、今年度は光学特性の評価とサーボ技術の開発を主な研究項目とした。サーボトポロジーを変更して雑音特性を改善するための新しいサーボデザインが提唱され予備実験が行われた。また、レーザー光源と干渉計のモードマッチングを改善するため円筒面レンズが導入され、設計通りの効果が得られることが確認された。3)では将来の重力波検出器のために独立懸架方式のモードクリーナーを開発し、実際に国立天文台の20mFP干渉計型重力波検出器に組み込み運転を行うとともに、その性能を評価した。その結果、モードクリーナーの基本的な機能については所期の性能を確認することができた。また、20mFP干渉計にモードクリーナーを接続した実験では、干渉計のコントラストが95%から99%に改善されたことが確認された。これにより干渉光をほぼ完全にダ-クにすることができ、同時にレーザー光に含まれていた高次モードが除去されていることが実証された。4)の高反射率鏡の評価研究は、重力波干渉計に用いられる高品質な鏡の特性を調べたものである。