白色フォトンリサイクリング・ループ干渉計

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650051
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 北川 勝浩 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教授 (20252629)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高原 淳一 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (90273606) ; 小林 哲郎 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (10029522)
• Keywords: 干渉計 / ループ干渉計 / フォトンリサイクリング / 白色フォトンリサイクリング / 位相差検出感度 / 重力波検出 / 多モード発振 / ショット雑音限界

Research Abstract

1.Ti:サファイアレーザとループ干渉計による白色フォトンリサイクリング干渉計の製作と評価
-Ti:サファイアレーザの一方のエンドミラーをループ長3.6mのループ干渉計で置き換えて、白色フォトンリサイクリング干渉計を作成した。
-発振閾値以下での広帯域の蛍光が、ループ干渉計のダ-クポートで鮮明な干渉縞を作ることから、この干渉計の白色性を確認した。
-レーザ発振させてスペクトルを観測し、中心波長818.7nm、スペクトル幅1nm(半値全幅)という結果を得た。さらに、出力光のビ-トスペクトルより、共振器長3.3mに対応する縦モード間隔45.5MHzで多モード発振していることを確認した。これらの結果より、約10000本の縦モードで発振していると推定した。
-作製した白色フォトンリサイクリング干渉計の検出ループ内に、LiTaO_3結晶で作った位相変調器を挿入して微小な位相変調を与え、それを検出して、検出感度を評価した。その結果、ダ-クボ-トからの洩れ光によるショット雑音限界7.9×10^<-7>rad/√Hzにほぼ到達していることが分かった。
-この時、干渉計に供給されているレーザ内部光パワーは810mWと見積もられ、それによる標準量子限界は6.6×10^<-10>rad/√Hzであった。これより、洩れ光の低減化により、さらに感度改善の余地があることが分かった。洩れ光の原因を調べ、ループ干渉計のアライメントの不完全性に起因するものであることを突き止めた。
2.ファイバ・ループ干渉計の製作
-偏波保存(PANDA)ファイバ500mと50%のファイバカップラで、ファイバループ干渉計を作成し、ループ内に導波型の位相変調器を挿入して位相変調を加え、レーザダイオードから波長1.55μmの光をループ干渉計に入れて、ブライトおよびダ-クポートの出力光を観測した。この結果、偏波保存ファイバを用いたループ干渉計は非常に安定であることを確認した。

Research Products

• [Publications] M.Kitagawa, T.Katou, R.Nakahara, T.Kan, A.Morimoto, T.Kobayashi: "Loop interferometer and new recycling scheme for gravitational wave detection" CLEO/Pacific Rim'97 Technical Digest. 257-257 (1997)
• [Publications] 北川勝浩、片岡広、小林哲郎: "ファイバループ干渉計による量子暗号通信" 日本物理学会講演概要集第2分冊. 52巻2号. 315-315 (1997)