帯域可変型干渉計開発の現状 (計画研究カ) 第４回TAMAシンポジウム ＠大阪市立大学 ２００５年２月１７日 川村静児 国立天文台 研究項目（１） 天文台の４ｍプロトタイプ実験 ⇒K. Somiya, et al., “Development of a frequency-detuned interferometer”, accepted by Appl. Opt. 天文台の偏光型干渉計実験 ⇒P. Beyersdorf, et al., “A prototype power-recycled RSE interferometer using polarization detection”, accepted by Appl. Opt. 帯域可変型干渉計の量子雑音 ⇒K. Somiya, “Photodetection method using unbalanced sidebands for squeezed quantum noise in a gravitational wave interferometer”, Phys. Rev. D 67, 122001 (2003) 研究項目（２） 量子雑音の低減実験 ⇒阪田紫帆理（ポスター） 信号取得法の最適化 ⇒宗宮健太郎、川添史子、苔山圭以子（ポスター） Caltech４０ｍプロトタイプ実験（共同研究） ⇒本トーク 40m干渉計 ＠Caltech Advanced LIGO (及びLCGT、その他）の ための帯域可変型干渉計のプロトタイプ 目標 シグナル取得方式の確立 ロック・アクイジション方法の確立 その他 世界のプロジェクトとの協力 （ビジター：TAMA，GEO，VIRGO，ACIGA） “ほとんど” ロックした！ 帯域可変型干渉計 パワー・リサイクルド・ファブリペロー・マイケルソン干渉計にシグナル・エク ストラクション・ミラー（SEM)を追加 SEMにより重力波信号を腕共振器内でキャンセルする前に抜き出す SEMをディチューンすることにより狭帯域で高感度化（LCGTはディチューン しない） パワーリサイクルド・ ファブリペロー・ マイケルソン干渉計 キャリアー レーザー 重力波信号 SEM RSE干渉計の５つの自由度 ETMy L=( Lx Ly)/2 L= Lx Ly l=( lx ly)/2 パワー・リサイクリング・キャビティー（PRC）長： l = lx ly マイケルソン差動： シグナル・エクストラクション・キャビティー（SEC）長： ls=( lsx lsy)/2 腕キャビティー同相： 腕キャビティー差動： Ly ITMy レーザー ly PRM lx lsy ITMx ETMx BS lsx SEM Lx 信号取得法 ２つの位相変調（f1=33 MHz and f2=166 MHz） 腕の信号（L+, L-）はシングル・デモジュレーション（SDM）で取得 中心部の信号（l+, l- , ls ）はダブル・デモジュレーション（DDM）で 取得（キャリアーの影響を避けるため） キャリアー ITMy 腕の長さ信号 f2U f1U CA f1L f2L BS ITMx -f2 -f1 +f1 PRM SRM 中心部の長さ信号 +f2 信号取得マトリックス ETMy Port 復調＊ L L l l ls SP f1 1 -3.8E-9 -1.2E-3 -1.3E-6 -2.3E-6 AP f2 -4.8E-9 1 1.2E-8 1.3E-3 -1.7E-8 SP f1 f2 -1.7E-3 -3.0E-4 1 -3.2E-2 -1.0E-1 AP f1 f2 -6.2E-4 1.5E-3 7.5E-1 1 7.1E-2 PO f1 f2 3.6E-3 2.7E-3 4.6E-1 -2.3E-2 1 （POはセットアップの簡 便さのためここに設置） PO ITMy レーザー BS PRM SEM SP AP ITMx ETMx ロック・アクイジションの方針 １．中心部のロック （アームの自由度によって乱されないこと） ETMy ITMy PRM BS ２．アームのロック ITMx ITMy （例） ステップ２ ステップ１ ステップ３ PRM BS SEM SEM ステップ１：自由度１をロック（残りの２つの自由度によって乱されないこと） ステップ２：自由度２をロック（残りの１つの自由度によって乱されないこと） ステップ３：自由度３をロック ITMx ETMx DDM＠SPによる l+ エラー信号 lsとl-が最終的な動作点にいるときはきれいな信号だが・・・。 DDM＠SPによる l+ エラー信号 lsとl-が最終的な動作点からずれると乱されてしまう。 ⇒ ロックがキープできない！ マイケルソン機械変調復調 （ディザー）信号 1 ITMy PO BS ITMx PRM レーザー SEM AP ~ 1.2 kHz LPF LPF LPF VPO (VPO)’ VAP/VPOのl-に 関する微分信号 VAP LPF (VAP)’ (VAP )'VPO VAP (VPO )' VPO 2 マイケルソン・ ディザー信号 ディザーによる l- 信号 l+には全く依存しない！ 中心部のロックに成功！ ０．アームをブロック １．機械変調復調法によりl-をロック ２．SDM＠ＳＰによりl+をロック ３．DDM＠ＳＰによりlsをロック ４．l-とl+のロックをDDMに切り替える ロックの様子（１） ITMy BS Carrier ITMx Unbalanced 166MHz PRM 33MHz DDM PD DDM PD OSA SRM DDM PD Belongs to next carrier Belongs to next carrier ロックの様子（２） アラインメントが取れていればDDMで直接 ロックする アクイジションに要する時間：～10秒 最長ロック時間：2.5時間 中心部の制御ゲインやリミッターの最適化に よりアームを開けても中心部のロックは数秒 持つ 腕のロック DCロック： 1 offset T ransmitte d power を用いて片腕 ずつロック Resonant Lock DC Lock point ロックの様子 両腕ともDC ロック可能 オフセット付 PO復調ロック に移行可能 オフセットをと るとロックが落 ちる Arm power Xarm lock Yarm lock Error signal Ideal lock point Offset lock Offset lock まとめと今後の予定 完全ロックまでもう一息 ロック後は各種キャラクタリゼーション、アウ トプットモードクリーナ、DCリードアウトなど を行なう
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