超高精度光位相差検出法の開発

超高精度光学相位差检测方法的开发

• 批准号: 05218207
• 负责人: 小林 哲郎
• 金额: $ 1.73万
• 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: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05218207/
• 关键词: ループ干渉計; レーザ干渉計; 高感度変位計測; 重力波; ディレイライン; 電気光学変調; 多色干渉計; ファイバジャイロ

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している。前年度にテスト用モデル干渉計を構成し,その動作確認を行っており,今年度はこの新しい干渉形の測定感度とその制限要因についての基礎実験を行うとともに,実際の測定システムで生じる問題点の把握とその解決を目指した。実験では光源として2mWのHeNeレーザーを用い,干渉計光路長は6mで光路内の電気光学位相変調器により生じる位相変化を計測した。その結果,完全光路長が同一のはずの右回り左回りの光路長に2nm程度の差が残り,背景光となってショット雑音レベルを押し上げていることが分かった。残留光路差をバイアスとして1次形振動変位を測定したときの測定限界は測定系の電気雑音で制限され,10^<-11>m程度(帯域30Hz,ショットノイズ限界の3桁上)であった。レーザパワーの高出力化と電気増幅器の導入により測定感度は10^<-17>mに向上が可能で,帯域を重力波検出に適当なkHz程度に広げても,10^<-16>m程度と光源の周波数,出力や干渉計に何の安定化を施していないにもかかわらず最高水準に到達する。一方,バイアスが最暗部にあるとして変位検出をした場合はほぼショットノイズ限界に達したが,前述の漏れ光のため10^<-10>m/√<Hz>程度と満足できるものではなかった。残留光の原因は2光波の波面ズレと鏡の横方向時間変動が主なものと予想される。緩和されたとは言え,干渉計の反射鏡の除振,安定化は重要であり,光路長が100kmとなればこの影響はより大きくなる。今後この方面の改良を進めていく予定である。

This study は extremely め て small さ い optical phase の - を high sensitivity, high stability and に measuring し う る when researchers の way alone の ル ー プ form デ ィ レ イ ラ イ ン dry involved meter を open 発 し, gravitational wave 検 out with dry involved meter シ ス テ ム の open 発 に そ の results を 応 with す る こ と を purpose と し て い る. Before the annual に テ ス ト with モ デ ル dry involved meter を constitute し そ の action line confirm を っ て お り, our は "こ の new し い dry involved form の measurement sensitivity と そ の limitations in に つ い て の basis be 験 を line う と と も に, determination of the event be の シ ス テ ム で raw じ る point の grasping と そ の solve を refers し た. Be 験 で は light と し て 2 mw の HeNe レ ー ザ ー を い, dry involved meter long light path は の electricity within 6 m で optical path 気 optical phase - modulator に よ り raw じ る phase - change を measuring し た. そ の as a result, the long light path が completely same の は ず の right back り left back り の long light path に 2 nm level の poor り が residues, background light と な っ て シ ョ ッ ト 雑 sound レ ベ ル を on し げ て い る こ と が points か っ た. Residual optical path difference を バ イ ア ス と し て one shape determination of vibration - a を し た と き の determination limit は determination is の electric 気 雑 limitations sound で さ れ, 10 ^ < - > 11 m degree (帯 domain 30 hz, シ ョ ッ ト ノ イ ズ limit の 3 on the girder) で あ っ た. レ ー ザ パ ワ ー の higher influence と electric 気 raised image editor の import に よ り measurement sensitivity は 10 ^ < - > 17 m に が may で upwards, 帯 domain を gravity wave 検 に な kHz appropriate degree に hiroo げ て も, 10 ^ < - > 16 m degree と illuminant の cycle count, the output や dry involved meter に what の stabilization を shi し て い な い に も か か わ ら ず に to highest levels Youdaoplaceholder0. Side, バ イ ア ス が most shadow に あ る と し て - a 検 out を し た occasions は ほ ぼ シ ョ ッ ト ノ イ ズ limit に da し た が, the foregoing の れ light leakage の た め 10 ^ < - > 10 m/square root < Hz > degree と against foot で き る も の で は な か っ た. The reasons for the residual light source are ズレと 2. The light wave source ズレと the wave surface ズレと the time variation in the transverse direction of the mirror source が the main な <s:1> the と the main idea される. Ease さ れ た と は え, dry involved の reflector の in addition to the vibration, stabilization は important で あ り, optical path length 100 km が と な れ ば こ の influence は よ り big き く な る. In the future, <s:1> will be improved to を, めて, く and である.

项目成果

KAMIYA,Takeshi,KOBAYASHI,Tetsuro: "超短光パルス発生と応用" 電子情報通信学会論文誌. (掲載予定). (1994)

KAMIYA、Takeshi、KOBAYASHI、Tetsuro：“超短光脉冲的产生和应用”，电子、信息和通信工程师学会会刊（即将出版）（1994 年）。

MORIMOTO Akihiro,SHIBAGAKI Akihiko,KOBAYASHI Tetsuro: "Efficient Ultrashort Optical Pulse Generation Using a Modified Fabry-Perot Modulator" Proc.1993 Conf.on Lasers & Electro-Optics. CLEO'93. 558-559 (1993)

MORIMOTO Akihiro、SHIBAGAKI Akihiko、KOBAYASHI Tetsuro：“使用改进的法布里-珀罗调制器生成高效超短光脉冲”Proc.1993 Conf.on Lasers

KOBAYASHI,Tetsuro: "Ultrafast Control of Light Waves" International Workshop on Femtosecond Technology. FST'94. 19-20 (1994)

小林哲郎：“光波超快控制”飞秒技术国际研讨会。

KITAGAWA,Masahiro,UEDA,Masahito: "Squeezed spin states" Physical Review. 47. 5138-5143 (1993)

北川，正宏，上田，正仁：“挤压自旋态”物理评论。

NISHIDA Hideyuki,KOBAYASHI Tetsuro,MORIMOTO Akihiro: "An Efficient Coherent Far-Infrared Light Source Using a Low Energy Photoelectron Beam" Proc.1993 Quantum Electronics & Laser Science. QELS'93. 254-255 (1993)

NISHIDA Hideyuki、KOBAYASHI Tetsuro、MORIMOTO Akihiro：“使用低能量光电子束的高效相干远红外光源”Proc.1993 量子电子学