高感度レーザー干渉計を用いた『重力波天文学』の研究

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08NP0801
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 古在 由秀 国立天文台, 名誉教授 (70012789)
• 研究分担者: 中村 卓史 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (80155837) ; 齋藤 芳男 高エネルギー物理学研究所, 加速器第一研究系, 助教授 (00141979) ; 黒田 和明 東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (00242165) ; 藤本 眞克 国立天文台, 位置天文天体力学研究系, 教授 (90107475) ; 坪野 公夫 東京大学, 大学院・理学系, 助教授 (10125271)
• キーワード: 重力波天文学 / レーザー干渉計 / 重力波検出

研究概要

今年度は研究計画の第2年次目にあたり、レーザー干渉計のための真空系の製作と設置が全体の50%程度まで進行し、レーザー本体も完成・納入された。また、干渉計用の懸架システムや低周波防振装置、防振用スタックなどの設計と製作を進める一方で、リサイクリングの基礎実験、光学制御系の方式設計、超低損失光学要素の開発など、未踏技術の開発研究を進めた。
具体的な項目の進行状況と成果は次の通りである。
1.10W出力の注入同期型レーザーが完成し、これに対する周波数および強度安定化の実験を開始した。
2.高性能成膜装置により耐高出力・超低損失ミラーの試作を行い、性能評価を行った。
3.モードクリーナ用ミラーを製作し、テーブルトップ実験によるリング型モードクリーナの基礎実験を行った。
4.懸架システムを設計して1組の実機を製作した。これを用いた干渉計による性能評価は来年度に行う。
5.20m干渉計の改良と雑音解析を進め、雑音レベルを現実のパラメータでの原理的なショット雑音に近づけることができた。
6.スタック防振装置及び試作の2次元X-pendulum装置をモードクリーナー用真空槽に組み込んで、安定性・性能・真空汚染などのテストをした。
7.データの遠隔取得と干渉計の遠隔デジタル制御のために光ケーブルを敷設し、システムの整備を続けた。
8.連星中性子星の合体の様子をくわしく調べるため、最も内側の安定円軌道を数値計算ならびに摂動計算によって研究した。
次年度は、干渉計システムへのインテグレーションが主になる年次であり、残りの真空槽並びに真空配管を製作・設置して真空システム全体を完成させ、300m干渉計の組み立てを行い、リサイクリングを行わない干渉計の動作を完成させる計画である。

研究成果

• [文献書誌] A.A.Kaminskii: "New optical Phenomena in Nonlinear Laser Crystal-Hosts KY (WO4)2 and KGd(WO4)2" Rs.J.Quantum Electron. 346. 33-36 (1996)
• [文献書誌] 久保田能徳: "紫外波長可変Ce3+:LiSAF固体レーザー" レーザー研究. 24. 353-359 (1996)
• [文献書誌] 佐々木明: "2次元流体コードと原子過程ポストプロセッサによる再結合X線レーザーのシミュレーションコードの開発" レーザー研究. 24. 1218-1226 (1996)
• [文献書誌] N.Uehara: "Spectroscopic Measurements of Yb3+:LiYF4 Crystal" Jpn.J.Appl.Phys.35. L499-L501 (1996)
• [文献書誌] A.Ueda: "Ultra-high Quality with 1.5 ppm Loss at 1064nm" Opt.Rev.3. 369-372 (1996)
• [文献書誌] A.Kaminskii: "High Efficiency Second Harmonic Generation of Self Doubling Laser Crystal Gd(MoO4)3:Nb3+" Rs.J.Quantum Electron.23. 389-390 (1996)
• [文献書誌] :A.Liu: "Rectangular double-clad fibre laser with two-end-bundled pump" Electron.Lett.32. 1673-1674 (1996)
• [文献書誌] A.Kaminskii: "Efficient Harmonic Generation in Cherenkov Radiation Scheme in Self Doubling Laser Crystal LaBGeO3" Rs.J.Quantum Electrom.23. 391-392 (1996)
• [文献書誌] A.Liu: "The absorption characterisctics of rare earth doped circular double-clad fibers" Opt.Rev.3. 276-281 (1996)
• [文献書誌] A.Liu: "TThe absorption characteristics of circular,offset,and rectangular double-clad fibers" Opt.Comm. 152. 511-518 (1996)
• [文献書誌] A.Liu: "Propagation losses of pump light in rectangular double-clad fibers" Opt.Eng.35. 3130-3134 (1996)
• [文献書誌] H.Nishioka: "Ultra-broad-band continuum generation by a self-trapped ultra-short Ti:A1203 laser pulse" TOPS on Advanced Solid-State Lasers. 1. 242-247 (1996)
• [文献書誌] H.Nishioka: "Intense Coherent VUV Radiation from a Self-Trapped Ultra-Short Laser Pulse" J.Electron Spectrosc.80. 263-266 (1996)
• [文献書誌] J.Song: "Virtual Point Source Pumped cw Nd : YAG Laser with 81 W Output from Linear Cavity and 22 W Output from Ring Cavity" Jpn.J.Appl.Phys.35. L1268-L1290 (1996)
• [文献書誌] A.Kaminskii: "New Stimulated Emission Channels of Pr3+ and Tm3+ Ions in Monoclinic KR(WO4)2 Type Crystals with Ordered Structure (R=Y and Gd)," Jpn.J.Appl.Phys.36. L107-L109 (1997)
• [文献書誌] H.Nishioka: "Super-Wide-Band Coherent Light Generation in Multi-Channeling Propagation of Tera-Watt Ti : Sapphire Laser Pulses" Prog.Crystal Growth and Chanract.33. 237-240 (1996)
• [文献書誌] A.A.Kaminskii: "New crystalline lasers on the base of monoclinic KR(WO4)2:Ln3+ tungstates (R=Y and Ln)" Opt.Rev.4. (1997)
• [文献書誌] M.Musha: "Measurement of frequency noise spectra of frequency-stabilized LD-pumped Nd : YAG laser by using a cavity with separately suspended mirrors" Opt.Comm.(印刷中).
• [文献書誌] H.Nishioka: "Direct measurement of phase matching angle using coherent white light" Appl.Phys.Lett.(印刷中).
• [文献書誌] K.Kawabe: "Demonstration of a Recombined Fabry-Perot-Michelson Interferometer with Suspended Mirrors" Appl.Phys.B62. 135-138 (1996)
• [文献書誌] Kaheita Yuki: "Measuring the anelasticity of Cu-Be film under tensile stress using the X-pendulum" Physics Letters. A-223. 149-154 (1996)
• [文献書誌] Barton,M.A.: "A low-frequency vibration isolation table using multiple crossed-wire suspensions" Rev.Sci.Instrum.67. 3994-3999 (1996)
• [文献書誌] A.Araya: "Optical Mode Cleaner with Suspended Mirrors" Applied Optics. 36. (1997)
• [文献書誌] K.Kuroda: "Status of TAMA" Proc.International Conference on Gravitational Waves : Sources and Detectors. (印刷中).
• [文献書誌] Y.Saito: "Vacuum System Design for the 300m Gravitational Wave Laser Interferometer in Japan (TAMA300)" Vacuum. 47. 609-611 (1996)
• [文献書誌] T.Tanaka: "Gravitational Waves by a Particle in Circular Orbits around a Schwarzshild Black Hole---5.5 Post-Newtonian Formula---" Progress of Theoretical Physics. 96. 1087-1101 (1996)
• [文献書誌] T.Tanaka: "Gravitational waves from a spinning particle in circular orbits around a rotating black hole" Physical Review. D54. 3762-3777 (1996)
• [文献書誌] K.Ohashi: "Post-Newtonian Expansion of Gravitational Waves from a Compact Star Orbiting a Rotating Black Hole in Brans-Dicke Theory---Circular Orbit Case---" Progress of Theoretical Physics. 96. 713-728 (1996)
• [文献書誌] H.Tagoshi: "Post-Newtonian expansion of gravitational waves from a particle in circular orbit around a rotating black hole : Up to O(v^8) beyond the quadrupole formula" Physical Review. D54. 1439-1459 (1996)