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視線速度法による地球型惑星検出のための超広帯域光周波数コムの開発

Publicly Offered Research

Project AreaNew Frontiers of Extrasolar Planets: Exploring Terrestrial Planets
Project/Area Number 26103709
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionNational Astronomical Observatory of Japan

Principal Investigator

小谷 隆行  国立天文台, 太陽系外惑星探査プロジェクト室, 助教 (40554291)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2015: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Keywords光周波数コム / 視線速度測定 / 地球型惑星
Outline of Annual Research Achievements

平成27年度は、光周波数コム(以下光コム)の光を赤外線高分散分光器に入射させ、スペクトルがどこまで延びているか、また安定性の確認実験を行った。赤外線を検出するために分光器内部を冷却した状態で初めて、光コムのスペクトルを取得することができた。コム発生波長は概ね1040-1750nmで確認することができたが、より短波長側は検出器感度不足により確認することはできなかった。また安定性確認のために、周波数シフターを用いて光コム周波数を数m/sシフトさせ、これを分光器で検出する実験を行った。しかし冷却した分光器の温度不安定性により、光コムと分光器の安定性を分離し定量的に評価することが難しいことがわかった。一方、光コム単体での安定性は、約0.2MHz(約0.2m/s)を確認しており、地球型惑星発見に必要な1m/sには十分な精度であることがわかっている。
次に、光コム強度は波長に強く依存することがわかっていたが、これを低減するために、色ガラスフィルターを組み合わせることで、全波長域に渡って約15dB程度の強度平坦性を達成することができた。目標の10dBにはまだ到達していないが、スペクトルは分光器検出器の複数のピクセルにわたって分布するため、それらを合算することで検出器のダイナミックレンジを疑似的に向上させることが可能であり、15dBの平坦性でも観測には問題ない。
視線速度測定精度を制限する要因の一つに、モーダルノイズがある。光コムは単色性が強いため、モーダルノイズが大きく出やすいという問題があるが、回転すりガラスや、コムを通したファイバーを動的に動かし続ける、などのスクランブラーと呼ばれる手法を用いることで、モーダルノイズを非常に小さく抑えることができた。目標である1m/sの安定性には到達していないが、全ての波長の光を用いることで、目標精度を達成できると思われる。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (15 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] パルス整形による広帯域マルチギガヘルツコム発生と天文分光への応用2015

    • Author(s)
      黒川隆志,柏木謙,小谷隆行,西川淳,田村元秀
    • Journal Title

      光技術コンタクト

      Volume: 53 Pages: 32-41

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Infrared Doppler instrument (IRD) for the Subaru telescope to search for Earth-like planets around nearby M-dwarfs2014

    • Author(s)
      Kotani, Takayuki; Tamura, Motohide; Suto, Hiroshi; Nishikawa, Jun; Sato, Bun'ei; Aoki, Wako; Usuda, Tomonori; Kurokawa, Takashi; Kashiwagi, Ken; Nishiyama, Shogo; Ikeda, Yuji;…; Kudo, Tomoyuki; Kusakabe, Nobuhiko;…; Hori, Yasunori; Omiya, Masashi;…; Harakawa, Hiroki;…; Hirano, Teruyuki; Kuzuhara, Masayuki et al.
    • Journal Title

      Proceedings of the SPIE 2014

      Volume: 9147 Pages: 914714-914714

    • DOI

      10.1117/12.2055075

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 系外惑星観測のための光周波数コム光源の開発2014

    • Author(s)
      黒川隆志, 柏木謙, 小谷隆行, 西川淳, 田村元秀
    • Journal Title

      レーザー研究

      Volume: 42 Pages: 706-710

    • NAID

      130007897532

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 地球型惑星検出のためのすばる赤外線ドップラー分光器IRDの開発: 112016

    • Author(s)
      小谷隆行, 周藤浩士, 西 川淳, 大宮正士,田村元秀,黒川隆志, 森貴宏, 小久保宰, 柏木謙, 田中洋介, et. al
    • Organizer
      日本天文学会
    • Place of Presentation
      首都大学東京(東京都八王子市)
    • Year and Date
      2016-03-14
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] IRドップラー観測用光周波数コムの特性評価2016

    • Author(s)
      森貴宏、小久保宰、奥山康志、柏木謙、田中洋介 (東京農工大),黒川隆志 (国立天文台, 東京農工 大), 小谷隆行 (ABC, 国立天文台, 総研大),西川 淳 (国立天文台, 総研大,ABC),田村元秀 (東大, 国立天文台,ABC)
    • Organizer
      日本天文学会
    • Place of Presentation
      首都大学東京(東京都八王子市)
    • Year and Date
      2016-03-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 系外惑星探査に向けたIRドップラー観測装置の開発~光コムによる超高精度光周波数計測で宇宙の神秘に迫る~2016

    • Author(s)
      黒川隆志,柏木謙,小谷隆行,西川淳,田村元秀
    • Organizer
      日本学術振興会光エレクトロニクス第130委員会「光の日」公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      京理科大学 森戸記念館、東京都
    • Year and Date
      2016-03-08
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 地球型惑星検出のためのすばる赤外線ドップラー分光器IRDの開発: 102015

    • Author(s)
      小谷隆行, 周藤浩士, 西 川淳, 大宮正士,田村元秀,黒川隆志, 森貴宏, 小久保宰, 柏木謙, 田中洋介, et. al
    • Organizer
      日本天文学会
    • Place of Presentation
      甲南大学(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-09-11
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] IRドップラー観測用光周波数コムの特性評価2015

    • Author(s)
      森貴宏, 奥山康志, 柏木謙, 田中洋介 (東京農工大), 黒川隆志 (国立天文台, 東京農工大), 小谷隆行 (Astrobiology Center(ABC), 国立天文台) , 西川 淳 (国立天文台, 総研大, ABC) , 田村元秀 (東大, 国立天文台,ABC)
    • Organizer
      日本天文学会
    • Place of Presentation
      甲南大学(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-09-11
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Extra-solar planets exploration using frequency comb: Infrared Doppler instrument for the Subaru telescope (IRD)2015

    • Author(s)
      Motohide Tamura, Takayuki Kotani, Hiroshi Suto, Jun Nishikawa, Bun‘ei Sato, Wak Aoki, Tomonori Usuda, Takashi Kurokawa, Ken Kashiwagi, Shogo nishiyama, Yuji  Ikeda, Donald B. Hall, Klaus W. Hodapp, Shne Jacobson, Jun Hashimoto, Jun-Ichi Morino, Yasushi Okuyama, Yosuke Tanaka, Shota Suzuki, Jungmi Kwon, et al.
    • Organizer
      D5: Fiber-optic devices and sensors, Optical Fiber Communication Conference
    • Place of Presentation
      Los Angeles Convention Center, Los Angeles, California, USA
    • Year and Date
      2015-03-24
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 地球型惑星検出のためのすばる赤外線ドップラー分光器IRDの開発: 92015

    • Author(s)
      小谷隆行, 大宮正士, 周藤浩士, 神戸栄治, 森野潤一, 寺田宏, 小久保英一郎, 鈴木竜二, 成田憲保, 工藤智幸, 日下部展彦, 原川紘季, 林正彦, 福井暁彦, 權靜美, Oliver Guyon, 田村元秀, 西川淳, 青木和光, 臼田知史, 高遠徳尚, 早野裕, 高見英樹, 泉浦秀行, 堀安範, 橋本淳, 馬場はるか, 呉大鉉, 黒川隆志, 奥山康志, 森貴宏, 柏木謙, 他18名
    • Organizer
      日本天文学会2015年春季年会 V213a
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
    • Year and Date
      2015-03-20
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 近赤外線高分散分光器IRDのスクランブラー開発2015

    • Author(s)
      馬場はるか, 西川淳, 泉浦秀行, 小谷隆行, 周藤浩士, 西山正吾, 森野潤一, 神戸栄治, 權靜美, 奥山康志, 森貴宏, 柏木謙, 田中洋介, 黒川隆志, 末永拓也, 呉大鉉, 崔森悦, 田村元秀, IRD チーム
    • Organizer
      日本天文学会2015年春季年会 V214a
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
    • Year and Date
      2015-03-20
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] IRドップラー観測用光周波数コムの広帯域化2015

    • Author(s)
      森貴宏, 奥山康志, 柏木謙, 田中洋介, 黒川隆志, 小谷隆行, 西川淳, 田村元秀
    • Organizer
      2015年 第62回応用物理学会春季学術講演会 12p-A15-8
    • Place of Presentation
      東海大学 湘南キャンパス (神奈川県平塚市)
    • Year and Date
      2015-03-12
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 系外惑星探査のための近赤外ドップラー分光と光周波数コム2015

    • Author(s)
      黒川隆志, 柏木謙, 小谷隆行, 西川淳, 田村 元秀
    • Organizer
      015年 第62回応用物理学会春季学術講演会 12p-B3-2
    • Place of Presentation
      東海大学 湘南キャンパス (神奈川県平塚市)
    • Year and Date
      2015-03-12
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Broadband Multi-Gigahertz-Spaced Frequency Comb for Near Infrared Doppler Instrument2014

    • Author(s)
      Yasushi Okuyama, Ken Kashiwagi, Takayuki Kotani, Jun Nishikawa, Motohide Tamura, Takashi Kurokawa
    • Organizer
      Frontiers in Optics/Laser Science 2014 (FiO/LS 2014), no. FM3C.3
    • Place of Presentation
      W Marriott Tucson Starr Pass Resort, Tucson, Arizona, USA
    • Year and Date
      2014-10-20
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 系外惑星探査のための広帯域マルチギガヘルツコムの発生2014

    • Author(s)
      奥山康志, 柏木謙, 黒川隆志, 小谷隆行, 西川淳, 田村元秀
    • Organizer
      2014年 第75回応用物理学会秋季学術講演会 20a-C2-9
    • Place of Presentation
      北海道大学 札幌キャンパス (北海道札幌市)
    • Year and Date
      2014-09-20
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 地球型惑星検出のためのすばる赤外線ドップラー分光器IRDの開発: 82014

    • Author(s)
      小谷隆行, 周藤浩士, 神戸栄治, 森野潤一, 寺田宏, 小久保英一郎, 鈴木竜二, 成田憲保, 工藤智幸, 日下部展彦, 西山正吾, 林正彦, 福井暁彦, 權靜美, Oliver Guyon, 田村元秀, 西川淳, 青木和光, 臼田知史, 高遠徳尚, 早野裕, 高見英樹, 泉浦秀行, 堀安範, 橋本淳, 馬場はるか, 末永拓也, 呉大鉉, 黒川隆志, 柏木謙, 田中陽一, 鈴木翔太, 他21名
    • Organizer
      日本天文学会2014年秋季年会 V215a
    • Place of Presentation
      山形大学小白川キャンパス(山形県山形市)
    • Year and Date
      2014-09-11
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Infrared Doppler instrument (IRD) for the Subaru telescope to search for Earth-like planets around nearby M-dwarfs2014

    • Author(s)
      Kotani, T., M. Tamura, H. Suto, J. Nishikawa, B. Sato, W. Aoki, T. Usuda, T. Kurokawa, K. Kashiwagi, S. Nishiyama, Y. Ikeda, D. B. Hall, K. W. Hodapp, J. Hashimoto, J.-I. Morino, Y. Okuyama, Y. Tanaka, S. Suzuki, S. Inoue, J. Kwon, T. Suenaga, D. Oh, H. Baba, N. Narita, E. Kokubo, Y. Hayano, H. Izumiura, et al.
    • Organizer
      SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation 2014
    • Place of Presentation
      Palais des congres de Montreal, Montreal, Canada
    • Year and Date
      2014-06-24
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Infrared Doppler project for the Subaru telescope to reach one Earth-mass planet around M dwarfs2014

    • Author(s)
      T. Kotani, J. Nishikawa, H. Suto, M. Tamura, B. Sato, W. Aokia, T. Usudad, T. Kurokawa, K. Kashiwagi, S. Nishiyama, Y. Ikeda, D. Hall, K. Hodapp, J. Hashimoto, J. Morino, S. Suzuki, Y. Tanaka, Y. Okuyama, M. Inoue, Y. Mizuno, J. Kwon, T. Suenaga, D. Oh, N. Narita, E. Kokubo, Y. Hayano, H. Izumiura, E. Kambe, et al.
    • Organizer
      Exoplanetary science, Recontre du Vietnum
    • Place of Presentation
      International Centre for Interdisciplinary Science Education (ICISE), Quy Nhon, Vietnum
    • Year and Date
      2014-04-22
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-28  

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