超高感度光位相差検出法の開発

超灵敏光学相位差检测方法的开发

• 批准号: 04234206
• 负责人: 小林 哲郎
• 金额: $ 2.69万
• 依托单位: Osaka University
• 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-04234206/
• 关键词: ループ干渉計; 重力波; レーザ干渉計; 高感度変位計測; 電気光学変調; レーザジャイロ; ディレイライン; 光リサイクリング

本研究は極めて小さい光学位相の変化を超高感度,高安定に計測しうる当研究者独自の方式のループ形ディレイライン干渉計を開発し,重力波検出用干渉計システムの開発にその成果を応用することを目的とするこの干渉計は同一光路の順路,逆路間の位相差を検出するもので,静的には光路差は零となり,マイケルソン干渉計に比べ機械的,熱的に格段に安定となる他,光源に必要とされる周波数安定性は大幅に緩和され,多波長同時計測も可能となり,より高い測定精度が期待できる.本研究ではテスト用モデル干渉計を構成し,実験的検証を行い,実際的な測定システムの構成における間題点を把握することをねらっている.初年度の今回はまずシステムの基本動作,検出感度,周波数特性,無バイアス,高周波バイアス時の検出限界,波長変動に対する安定性等を理論解析し,予期した通りの性能をもつことを導いた.次にアーム長1.5mのミニモデル干渉計を設計,試作し,安定性,検出感度特性等の基本特性について100mWのHeNeレーザを光源に用い,マイケルソン干渉計との比較検討を行った.その結果,背景にHz以下で波長程度の振動が存在する室温大気中,光学定磐上のフリーランニング状態で,ループ干渉計の出力はマイケルソン干渉計の最大出力に比べ千分の一程度のレベルで一定で,その0.3Hz以下の成分には10^<-4>程度以下の変動が見られたが,100kHz程度までの広帯域観測では変動は測定限界10^<-5>以下で観測されなかった.このことから,ループ干渉計では除去しにく低周波光路長変動は勿論,鏡の横振動までほぼ補賞されることが分かった.また,5多重路構造で30mのループ長の干渉計を試作し,その雑音分析も行い,安定性を確認している.この他,このシステムに適した新しいタイプの簡便な光リサイクリング法を考案,さらに波長変動用,被測定位相変化生成用の,位相変調器の作製も進めている.

This study is aimed at detecting the phase difference between the same optical path and the opposite optical path with ultra-high sensitivity and high stability. When the researcher develops the optical phase difference measurement in his own way, the gravity wave detection is used to detect the phase difference between the same optical path and the opposite optical path. Compared with mechanical, thermal, and optical systems, the stability of multiple wavelengths is greatly reduced, and simultaneous measurement of multiple wavelengths is possible. In this study, the composition of the system was studied, and the experimental results were analyzed. The basic operation, detection sensitivity, cycle number characteristics, frequency loss, detection limit at high frequency loss, wavelength variation, stability, etc. are analyzed theoretically in the first year, and the performance of communication is expected to be guided. Design, test, stability, detection sensitivity characteristics and other basic characteristics of 1.5 m long infrared radiation meter, 100mW infrared radiation meter for light source application, and compare and discuss infrared radiation meter. As a result, vibration at wavelengths below background Hz exists at room temperature and in high temperature, the optical disc is in a state of polarization, the output of the dry meter is relatively stable, the maximum output of the dry meter is relatively stable, and the component below 0.3 Hz is relatively stable at wavelengths below 10 Hz<-4>. The frequency range measurement is relatively stable at 100kHz<-5>. In addition to the low frequency optical path length variation, the transverse vibration of the mirror is compensated by the vibration of the mirror. In addition, the interference measurement of 5-way structure with 30-m length was tested, and the stability was confirmed by sound analysis. The new and simple optical modulation method is used to investigate the wavelength variation, phase variation generation and phase modulation of the measured position.

项目成果

小林 哲郎: "次世代光テクノロジー集成(超短光パルスの生成と圧縮)" オプトロニクス社 共同執筆, 404(8) (1992)

Tetsuro Kobayashi：“下一代光学技术集成（超短光脉冲的生成和压缩）” 与 Optronics 合着，404(8) (1992)

レーザー学会編(小林 哲郎): "先端レーザーテクノロジー(超高速光エレクトロニクス)" 日経技術図書 共同執筆, 622(11) (1992)

日本激光学会编（小林哲郎）：《先进激光技术（超高速光学电子学）》日经技术书籍合着，622（11）（1992）

MORIMOTO,Akihiro: "Efficient Ultrashort Pptical Pulse Generation Using a Modified Fabry-Perot Modulator" 1993 Conf.Laser Electro-Pptics(CLEO). CT -S84 (1993)

MORIMOTO, Akihiro：“使用改进的法布里-珀罗调制器生成高效超短 Pptical 脉冲”1993 年 Conf.Laser Electro-Pptics (CLEO)。

西田 英幸: "チェレンコフ放射による超短光パルス生成" レーザー研究. 20. 614-619 (1992)

Hideyuki Nishida：“切伦科夫辐射产生超短光脉冲”激光研究 20. 614-619 (1992)。

LEE,Bong Young: "Velocity Matched EO Phase Modulator for Wide Optical Sideband Generation" Electronics Letters. 28. 330-332 (1992)

LEE,Bong Young：“用于宽光学边带生成的速度匹配 EO 相位调制器”电子快报。