極小基線長光共振器を用いた動波検出器のための超高感度トランデュ-サ-の開発

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03250203
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 三尾 典克 東京大学, 理学部, 助手 (70209724)
• 研究分担者: 水谷 晶彦 東京大学, 理学部, 特別研究員DC
• キーワード: 動波検出器 / トランスデュ-サ- / 先共振器 / ファブリ-ペロ干渉計 / Nd:YAGレ-ザ- / 散射雑音

研究概要

まず、はじめに光源の評価を行った。半導体レ-ザ-励起Nd:YAGレ-ザ-を購入し、その強度雑音を測定した。その結果、測定周波数帯域であるkHz付近では強度雑音が散射雑音の約100倍でかなり大きいことが判明した。そこで、この雑音を取り除く方法としてのホモダイン検出法をテストするため、マイケルソン干渉計を組み立て雑音を測定したところほぼ散射雑音が観測され、高周波変調をかけなくても信号を取り出せるめどがついた。さらに、この装置を改造して、強度変調のかかった光の散射雑音の特性を測定し、最近議論されている非定常散射雑音の影響を確認した。この結果は既にPhysics Letters A誌に投稿されており、編集者から“acceptable"であるという返事が届いている。また、振動検出系を構成するFabry‐Perot干渉計に関してはプロトタイプとして、He‐Neレ-ザを用いたシステムをほぼ完成させ、真空中で動作させて3.5×10^<ー17>m/√Hzという感度を実現しており、原理的には問題がないことが示された。この感度は常温で作動するトランデュ-サ-としては世界でも有数のもので、現在、Review of Scientific Instrumets誌に投稿すべく準備中である。さらに、光源をHe‐Neレ-ザ-からNd:YAGレ-ザ-に切り替えるために、新しい鏡を購入しその評価を行った。そのために変調 を利用した高精度の測定系を作って鏡の透過率を測定したところ、最初に納入されたものはこちらの仕様を満たしてしなかったので交換し、現在評価中である。
他にも、必要とされる高精度なFabry‐Perot干渉計の理論的な解析を行い、新しい方式の重力波検出器や振動検出器以外の応用として量子電磁気学の検証実験に用いることが可能であることを示した。これらに関しては既にJapanese Journal of Applied Physics誌やModern Physics Letters A誌に論文が公表されている。

研究成果

• [文献書誌] N.MiO and M.Ohashi: "Interferometric Gravitational Wave Detector Using the TRansmission Light of the Fabry‐Perot Cavity" Japanese Journal of Applied Physics. 30. L1833-L1835 (1991)
• [文献書誌] W.ーT. Ni, K. Tsubono, N. Mio, K. Narihara, S.ーC. Chen, S.ーK. King, and S.ーS. Pan: "Test of Quantum Electrodynamics Using Ultra‐High Sensitive Intererometers" Modrn Physics Letters A. 6. 3671-3678 (1991)
• [文献書誌] N. Mio and K.Tsubono: "Short‐ and Long‐Term Frequency Stabilization of a He‐Ne Laser Using a Fabey‐Perot Cavity Locked to the Lamb Dip" Applied Physics B. 44. (1992)
• [文献書誌] N. Mio and K. Tsubono: "Observation of an Effect Due to Non‐Stationary Shot Noise" Physics Lettets A.
• [文献書誌] N. Mio: "Mechanical Transfer Function of a Pendulum Suspended with a Finite‐Mass Wire" Japanese Journal of Applied Physics.
• [文献書誌] A. Mizutani,A. Araya,N. Mio and K. Tsubono: "A Prototype Resonant Detector for Gravitational Radiation Using Laser Interferometer" Review of Scientific Instruments.