2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high precise amplitude and phase calibrator of gravitational waves
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17H01135
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
都丸 隆行 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 准教授 (80391712)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森脇 喜紀 富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 教授 (90270470)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 重力波 / キャリブレーション / レーザー輻射圧 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目標は、米国LIGOおよび台湾中央大学の重力波calibration チームと協力しつつ、advanced LIGOで使用されている光輻射圧式キャリブレータ（PCAL）を更に高性能化したものを開発し、KAGRAに導入・運用を目指すものである。
H30年度は、まず、KAGRA Yendにインストール済みのPCALを用いて、鏡への照射とreceiver moduleで受光するための光学アラインメントを実施した。実現した光学系はほぼ設計通りで、transmitter moduleからreceiver moduleへの光学効率95%、制御系ノイズレベル-130dBを達成した。しかし、Yend PCALはレーザー干渉計コミッショニングのスケジュールの都合で早めに真空槽を閉じてしまい、真空槽内に設置されたPCALのステアリング光学系の調整を継続することが難しくなった。このため、光学系の再調整はH31年度以降に行う予定である。
また、Xend用PCALをKEK内において開発し、KARA Xendへのインストールを実施した。当初予定ではXend PCALのインストールはH31年度初頭であったので、半年ほど前倒しすることが出来た。これによりon siteでの充分なノイズハンティングと試運転が可能となった。Xend PCALについても鏡への照射と検出器の光学アラインメントを実施し、光学効率97.5%、制御ノイズレベル-140dBを達成した。KAGRAのスケジュールではXend PCALの方が調整時間を確保しやすいため、当面はXend PCALに集中する方針を考えている。
最後に積分球型光検出器の評価システムは富山大に構築し、運用を始めたが、PCAL レーザーの修理のために富山大のレーザーを一旦サイトに移したため、中断している。H31に再開する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
全体として見たときに、本研究の進捗は順調に進展していると言える。
まず、Xend PCALの開発とサイトへのインストールについては、予定よりも半年前倒しして実現出来ており、予定を上回る進捗である。このため、Xend PCALについてはon siteでの調整時間が充分確保出来る状態になっている。光学系のアラインメントもうまく行き、鏡の設計通りの位置にビーム照射をできており、R1年度の干渉計コミッショニングでは試運用を開始出来る見込みである。
Yend PCALについても予定通り光学系アラインメントとノイズハンティング等のon site workを実施している。しかし、KAGRA全体のスケジュールの問題で真空内のステアリングミラー（ペリスコープ）にアクセス出来なくなってしまったため、現状では光学ロスがやや大きい状態となっている。この修正はR1年度以降にタイミングを見ながら実施する予定である。また、PCALで使用しているレーザーには時々不具合が生じることが分かっており、今回もそのような問題が見られたために修理に出す事になった。このため、富山大で積分球評価用に使っていたレーザーを一旦PCAL用に転用して使っている。よって、富山大の積分球評価システムは一旦運用を停止している。
このように、研究でよく生じるトラブルには見舞われてたが、それらには適切に対応しており、全体としての進捗は順調であると結論づけられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
修理中のPCALレーザーはR1年度前半に戻ってくる予定であるため、修理完了次第速やかに富山大の積分球評価システムを復帰させる予定である。また、R1年度はKAGRAの本格的な干渉計コミッショニング、エンジニアリングラン、本観測（国際共同観測O3への参加）と進展する予定となっており、これらのフェーズの中でPCALの試運転とノイズハンティングも進める予定である。O3観測時においては、PCALで必要なキャリブレーション精度はせいぜい数%レベルであり、まずはこの精度を達成することを目指す。O3時に経験を積み、次のO4観測（2021年）へ移行する前に改良を行い、1%レベルの精度を達成する計画である。これらは本研究の基本方針に沿っており、今後も計画通り研究を進める予定である。
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