原始重力波の精密測定を目指した偏光変調器の研究

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LiteBIRDは宇宙マイクロは背景放射のBモード偏光を大角度スケールで精密観測することで原始重力波の強度に当たるパラメータであるテンソル・スカラー比を誤差0.001以下の精度で測定し代表的なインフレーションモデルの検証をおこうなう科学衛星である．LiteBIRDでは偏光観測の精度向上のため連続回転半波長板を用いた偏光変調器を搭載し，熱雑音等の観点から20K以下の低温で運用する．本研究はLiteBIRDの低周波望遠鏡用の偏光変調器の開発及びその評価環境の構築を目的としている．本年度はまず昨年度に作製した5層広帯域多層半波長板に対して広帯域反射防止構造を施し直径50mmの小型サンプルを作製した．その後，作製したサンプルを小型回転機構にマウントすることで1/10スケールの偏光変調器の試作機を構築した．昨年度までに構築したミリ波低温光学測定系を用いて構築した変調器を約20Kまで冷却し，実際に回転させることで得られた変調信号や回転機構の回転部の振動などの情報から信号に含まれる周波数成分とその起源の洗い出しや，反射防止構造付き半波長板の低温での動作確認を行なった．これらの成果に加えて，昨年度考案した実効的な光学軸角度に周波数依存性を持たない新たな半波長板デザインに関して最適化手法やアセンブリ精度と性能の関係などについてまとめ，それぞれ国際学会においてのポスター発表を行った．前者に関しては国内学会でも口頭発表を行なっている．コロナウイルス蔓延に関連した実験施設の閉鎖などの影響から採用期間は9月まで延長されている．残りの期間では上記の国際学会で発表した2件の成果についてジャーナル論文への投稿を進めるとともに，考案したAHWPデザインのLiteBIRDの観測に与えるインパクトを見積もるシミュレーションの結果をまとめ博士論文を執筆する予定である．