次世代レーザー干渉計重力波天文台のための縮退光共振器姿勢制御技術の開発

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25610059
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Research Institution: Hosei University
• Principal Investigator: 佐藤 修一 法政大学, 理工学部, 教授 (30425409)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: 重力波

Research Abstract

光共振器の姿勢制御のための信号取得についてWFSと呼ばれる方法を用いると，空間モードが縮退したモード不安定な光共振器については共振器を構成する２枚の鏡について誤差信号も縮退することが知られている．そこで共振器内のモードを操作するという手法を導入することにより，鏡の姿勢について新しい制御信号の取得方法を開発することが本研究の目的である．このアイデアを実際の結合共振器系に応用し，実験によってその優位性を動作検証・性能実証するとともに，将来の宇宙干渉計計画および次世代の大型重力波天文台の設計に取り入れることを目標とする．
本研究は縮退した共振器の姿勢制御という従来の設計のレーザー干渉計での未解決問題を抜本的に解決し，新しい制御方式を提案・実証するものである．テーブルトップに最小限の構成で干渉計を構築し，本研究のアイデアである「縮退を解く」ことによって適切な姿勢制御の誤差信号が取得できることを実験的に実証する．そのための研究開発項目は（A）干渉計の光学設計・製作，（B）WFSにかかる電気回路系の設計・製作，（C）信号取得の実験，の大きく３つよりなる．本年度は（A）および（B）項目にかかる実験準備を進めた．（A）については予てより検討を重ねた結果，実験のための最終段階の案となっており，現在はこの実験設計に基づいて実験に用いる光学系および構造系の準備を進めた．（B）については複数変調に対応したRF帯域の共振型フォトディテクタを設計した．結合共振器系の制御には複数変調を用いることから，複数変調に対応した複数共振回路を備えたRFディテクタの開発は必須である．併せて復調系の設計・整備を進めた．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

必要となる光学素子が本年度内に調達ができず，次年度での執行予定としたため，併せて実験そのものも次年度に行わざるを得なくなった．

Strategy for Future Research Activity

次年度早々に必要となる光学素子を調達し，速やかに実験に移行する．

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

一般に光共振器は使用するレーザー光のビームサイズと共振器長をパラメータとして鏡の曲率半径と反射率を決定する．一方市販の鏡における曲率半径と反射率の値は離散的であり，本研究ではメーカー標準品の中から適当な組み合わせを選定する予定であった．しかしながら，選定した組み合わせの鏡がたまたまメーカー欠品であり，再製造に時間がかかったため入手できなかったことから，未執行額が発生した．
このため，必要な鏡の調達を次年度に行うこととし，未使用額はその経費に充てることとしたい．