光スクイーズ装置を用いた能動的信号増幅システムの開発

• 研究課題/領域番号: 24684014
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 宗宮 健太郎 東京工業大学, 理学院, 准教授 (10582603)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 24,960千円 (直接経費: 19,200千円、間接経費: 5,760千円); 2015年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2014年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2013年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円); 2012年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
• キーワード: 重力波 / 非線形光学 / 光バネ / 非線形光学素子 / 干渉計 / 非線形結晶 / 信号増幅 / OPO / SHG / 振り子 / 軽量鏡 / 量子雑音 / 量子限界 / スクイーズ

研究成果の概要

重力波検出器を構成する光共振器をわずかに共振からずらすことで、輻射圧による復元力が働き、光バネが形成される。光バネの共振周波数で重力波に対する感受率が向上するため、非線形光学素子を用いて光バネの共振周波数を上昇させることで、中性子星連星合体などといった高周波の重力波の観測が可能となる。
我々は東工大にプロトタイプ機を製作し、非線形光学素子を組み込んだ、シグナルリサイクリング干渉計の二自由度同時制御に成功した。本技術は、ドイツの第二世代検出器GEO-HFの将来計画としても取り上げられており、今後は、実機への導入に向けたさらなる開発を進めていく。

研究成果

• [雑誌論文] Parametric signal amplification to create a stiff optical bar (2016)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Somiya, Yuu Kataoka, Jumpei Kato, Nana Saito, Kazushiro Yano
  • 雑誌名: Physics Letters A 巻: 380 号: 4 ページ: 521-524
  • DOI: 10.1016/j.physleta.2015.11.010
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Estimation of losses in a 300 m filter cavity and quantum noise reduction in the KAGRA gravitational-wave detector (2016)
  • 著者名/発表者名: Eleonora Capocasa, Matteo Barsuglia, Jerome Degallaix, Laurent Pinard, Nicolas Straniero, Roman Schnabel, Kentaro Somiya, Yoichi Aso, Daisuke Tatsumi, Raffaele Flaminio
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW D 巻: 93 号: 8 ページ: 082004-082004
  • DOI: 10.1103/physrevd.93.082004
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Concept and Research for Future Detectors (2014)
  • 著者名/発表者名: K.Somiya et al.
  • 雑誌名: General Relativity and Gravitation 巻: GERG-D-13-00545 号: 5 ページ: 1-20
  • DOI: 10.1007/s10714-014-1700-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parametric signal amplification to create a stiff optical bar (2014)
  • 著者名/発表者名: K.Somiya et al.
  • 雑誌名: arXiv [physics.optics] 巻: 1403.1222 ページ: 1-4
• [学会発表] Parametric signal amplification (2017)
  • 著者名/発表者名: K.Somiya
  • 学会等名: 8th ET meeting
  • 発表場所: Birmingham
  • 国際学会
• [学会発表] Parametric amplification to improe the sensitivity if next generation detectors at high frequencies (2016)
  • 著者名/発表者名: K.Somiya, K. Yano, Y. Kataoka, and T. Yaginuma
  • 学会等名: 7th Einstein Telescope Symposium
  • 発表場所: Florence
  • 年月日: 2016-02-02
  • 国際学会
• [学会発表] 次世代重力波検出器に向けた非線型光学結晶を用いた信号増幅システムの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 片岡優
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 宮崎大学
• [学会発表] Parametric signal amplification (2016)
  • 著者名/発表者名: K.Somiya
  • 学会等名: GEO-HF meeting
  • 発表場所: Mallorca
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Parametric amplification for a stiff optical spring (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Kataoka, J. kato, K. Yano, S. Atsuta, and K. Somiya
  • 学会等名: GWADW2015
  • 発表場所: Alaska
  • 年月日: 2015-05-17
  • 国際学会
• [学会発表] 重力波検出のための非線形光学素子を用いた信号増幅システムの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宗宮健太郎、加藤準平、矢野和城
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 早稲田大学, 東京
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] Parametric amplification of a stiff optical spring (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Yano, J. Kato, S. Atsuta, Y. Kataoka, and K.Somiya
  • 学会等名: LSC-Virgo Collaboration meeting
  • 発表場所: Pasadena, USA
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-19
• [学会発表] Signal amplification for a stiff optical spring (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Yano, J. Kato, S. Atsuta, Y. Kataoka, and K.Somiya
  • 学会等名: GWADW 2014
  • 発表場所: ひだホテルプラザ, 高山
  • 年月日: 2014-05-20 – 2014-05-25
• [学会発表] 重力波検出器における光スクイージング技術の応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宗宮健太郎
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] An optical spring with an intra-cavity squeezer (2013)
  • 著者名/発表者名: J.Kato, Y.Sakihama, T.Westphal, S.Gossler, and K.Somiya
  • 学会等名: Amaldi 10
  • 発表場所: ワルシャワ大学
• [学会発表] A solution of an offset problem in detuned RSE (2013)
  • 著者名/発表者名: N.Saito, D.Friedrich, Y.Aso, and K.Somiya
  • 学会等名: Amaldi 10
  • 発表場所: ワルシャワ大
• [学会発表] A new topology for future detectors (2012)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Somiya
  • 学会等名: The 4^<th> ET meeting
  • 発表場所: Hannover, Germany
  • 年月日: 2012-12-04
• [学会発表] デチューンをした干渉計におけるオフセット問題の解決I (2012)
  • 著者名/発表者名: 上田慎一郎
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 京都産業大学
  • 年月日: 2012-09-11
• [学会発表] デチューンをした干渉計におけるオフセット問題の解決II (2012)
  • 著者名/発表者名: 斎藤那菜
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 京都産業大学
  • 年月日: 2012-09-11
• [学会発表] 重力波測定器におけるスクイージングと光バネの移動
  • 著者名/発表者名: 加藤準平, 斎藤那菜, 矢野和城, 宗宮健太郎
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] デチューンをした干渉計におけるオフセット問題の解決III
  • 著者名/発表者名: 斎藤那菜，上田慎一郎，Daniel Friedrich，麻生洋一，大前宣招，宗宮健太郎，菅本晶夫
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 高知大学
• [備考] Somiya Lab
  • URL: http://www.gravity.ircs.titech.ac.jp/
• [備考] titech gw elog
  • URL: http://www.gravity.ircs.titech.ac.jp/pukiwiki/index.php?titech%20gw%20elog
• [備考] ※学内からしか閲覧できません
  • URL: http://www.gravity.ircs.titech.ac.jp/pukiwiki/index.php?titech%20gw%20elog