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 aims to measure the ultra-high sensitivity and high stability of the optical phase change in the polar region. When the researcher develops the optical phase change measurement in his own way, the gravity wave detection and the development of the optical phase change measurement are used for the purpose. In the previous year, the measurement sensitivity of the new type of interference was determined. In the current year, the measurement sensitivity of the new type of interference was determined. In the current year, the measurement sensitivity of the new type of interference was determined. In the current year, the measurement sensitivity of the new type of interference was determined. In the current year, the measurement sensitivity of the new type of interference was determined. The light source is 2mW and the phase change is measured by measuring the optical path length and the phase change of the electric light in the optical path. As a result, the complete optical path length is the same as that of the right loop, and the difference in the optical path length of the left loop is 2 nm. The background light is different from the background light. The residual optical path difference is measured at the first order vibration level. The measurement limit is 10 ^<-11>m (band 30Hz, range 3). High output of the power amplifier and the introduction of the power amplifier are possible in the range of 10^<-17>m, gravity wave detection in the range of 10 ^m <-16>and the number of cycles of the light source, and the stabilization of the power amplifier and the maximum level is achieved. In one case, the most dark <-10>part of the light source is the light source, and the other is the light source<Hz>. The reason for the residual light is that the wavefront of the light wave changes and the time of the transverse direction of the mirror changes. Mitigation is important because the mirror vibration is eliminated and the optical path length is 100km. In the future, the improvement of this aspect will be determined.

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