2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a parametric amplification method of a gravitational wave signal for the observation of a binary neutron star merger
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17H02886
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
宗宮 健太郎 東京工業大学, 理学院, 准教授 (10582603)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 重力波 / 光バネ / パラメトリック増幅 / 中性子星連星 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、中性子星連星合体やパルサーグリッチといった高周波の重力波発生イベントについての感度を向上することを目標に、パラメトリック信号増幅技術を組み込んだ干渉計の開発をすることである。平成30年は、前年度までに開発してきたシグナルリサイクル干渉計とは別に、コンパクトなファブリーペロー共振器実験をたちあげ、感度向上の鍵となる光バネ現象を観測することに成功した。ファブリーペロー共振器実験は、真空槽の中に入れて実施する予定で、真空装置の開発と光学系制御実験を並行に進めていたが、真空装置の開発の方が遅れ、光学系制御実験を予定より先行して行うことにした。方針変更により科研費の一部を翌年に繰り越すこととなった。光バネ現象の観測に成功した後、パラメトリック増幅装置を組み込むべく、まずは二倍波生成装置を組み上げ、532nm光の高効率生成に成功した。ファブリーペロー共振器実験については今年度の成果はそこまでである。
シグナルリサイクル干渉計実験については、パラメトリック増幅のための非線形光学素子を干渉計内に組み込み、干渉計出力の増幅を確認することに成功した。実験は3通りの方法で行われた。(i)干渉計の片腕をブロックし、シグナルリサイクリング鏡(SRM)を外した状態、(ii)干渉計をダークフリンジに制御し、SRMを外した状態、(iii)干渉計の片腕をブロックしてSRMを入れて制御した場合、である。(i)と(iii)を比較するとSRMの効果で信号の増幅率が向上したのが確認できた。(ii)では増幅率は算出できなかったが、エラー信号が増加しているのが確認できた。本来の目的である、干渉計をダークフリンジに制御してSRMを入れた状態ではまだ実験に成功していないが、あと一歩のところまで来ている。また、非線形光学素子の位相制御も必要で、こちらは制御信号の取得を試みたがまだ確認できていない。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
タスク1：光バネの周波数シフトの確認、については、平成30年度までに完了する予定であったが、まだ確認できていない。しかし、光バネの観測には成功しており、パラメトリック増幅装置の制御実験も進展しているので、半年から1年の遅れで確認できるのではないかと考えている。
タスク2：安定性の検証、についてはタスク1が完了しないと開始できない。
タスク3：光学ロスの解析的考察、については順調に進み、ほぼ解明できたと考えている。フルコンフィギュレーションにロスを入れた形での計算についてはまだ完了していない。
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| Strategy for Future Research Activity |
タスク1とタスク2については、ファブリーペロー共振器実験の方で進めていきたいと考えている。タスク4：GEO-HFに導入する際の技術的問題の考察、についてはシグナルリサイクル干渉計実験でのデモンストレーションが必要である。こちらはレーザーのハイパワー化と制御方法の改良で解決していきたいと考えている。
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[Journal Article] Measurement of optical losses in a high-finesse 300 m filter cavity for broadband quantum noise reduction in future gravitational-wave detectors2018
Author(s)
E.Capocasa, Y.Guo, M.Eisenmann, Y.Zhao, A.Tomura, K.Arai, Y.Aso, M.Marchio, L.Pinard, P.Prat, K.Somiya, R.Schnabel, M.Tacca, R.Takahashi, D.Tatsumi, M.Leonardi, M.Barsuglia, and R.Flaminio
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Journal Title
Physical Review D
Volume: 98
Pages: 022010
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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