宇宙重力波検出器のための高出力・広帯域周波数安定化光源の開発

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日本の重力波検出プロジェクト DECIGO のための安定化光源の開発を行った。29 年度までにヨウ素安定化光源の Breadboard model(BBM)を二台開発し、その絶対周波数安定度評価を行っていたが、その結果レーザーの周波数安定度の短期安定度が1桁以上要求値より悪い値であることが判明し、その原因は安定化レーザーの周波数基準であるヨウ素分子の飽和吸収線の SNR の悪化であるということが判明した。さらにヨウ素分子の飽和吸収線の SNR はレーザー光源の強度雑音で制限されていた。そのため今年度ではこの変調周波数域の強度雑音を抑圧すべく Feedfoward 法を用いて強度雑音の抑圧を行った。その結果、変調周波数域 200kHz で 10dB 以上の強度雑音抑圧に成功し、復調後の強度雑音も5dB 抑圧された。また、ヨウ素の飽和吸収線の SNR も向上していることを確認した。しかしながら 29 年度に行ったヨウ素分子の飽和吸収線の SNRを向上させるために行った作動受光法との相乗効果は得られておらず、2つの方法を合わせて SNR 向上を行うためには雑音抑圧を制限している原因を追求する必要がある。また、今年度はレーザーの高出力化も合わせて行った。Yb;fiber DFB laser の出力を増幅するために、マルチモードファイバー、WDM、コンバイナーを用いた二段構造のファイバー増幅器(YDFA)を作成し、波長 1030nm で増幅後の出力 10mW を達成した。また、波長変換器 WG-PPLN を用いて実際に DECIGO の光源で用いられる波長 515nm 光を発生させ前哨計画 B-DECIGO の目標値である 3W を得ることに成功した。今後は複数の増幅器からの出力のコヒーレント加算を行い、DECIGO の目標値である 515nm で 10W を達成する予定である。