| 研究課題/領域番号 |
20J22778
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
小田部 荘達 東京工業大学, 理学院, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| キーワード | 重力波 / 光共振器 / パラメトリック増幅 / 量子雑音 / 光ばね |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題の目標は光パラメトリック増幅で強化した光ばねを観測することである。単共振器に光パラメトリック増幅を導入する場合には、共振器内強度の飽和を避けるために入射光強度を抑える必要があり、光ばね定数を大きくすることが難しい。この問題を解決するために、初年度は主に光学系の改良を行った。
光パラメトリック増幅を導入した共振器は、離調角（レーザー光位相の共振からのずれ）とスクイーズ角（基本波と二倍波の相対位相）の2つのパラメータにより性能が定まる。これまでは、パラメトリック増幅されていない光とされた光に対応した信号をそれぞれ直接フィードバックすることで離調角とスクイーズ角の制御を行っていた。光ばねのばね定数を最大にするには、離調角を共振状態近くになるように、スクイーズ角をパラメトリック増幅が最大となるように安定に制御する必要があるが、これまでの制御方法では達成することができない。
離調角に対しては、主搬送波の側波帯を利用して共振状態付近での誤差信号を取得する手法を新たに導入した。動作点の範囲を十分にするために、復調位相の最適化も行った。スクイーズ角に対しては、共振器に副搬送波を入射し、これを光パラメトリック増幅したものを復調する手法を新たに導入した。副搬送波の相対周波数安定化に必須であるレーザー位相制御の安定性を向上させるために、高性能なICを用いた復調器を作成したこともあり、理論的な予想とよく一致する誤差信号を取得することができた。
また、機械的な振動子の共振周波数が高すぎることも問題点であった。そこで、素材の厚さなどを変更したベリリウム銅製懸架系を新たに3種類作成した。今年度新たに導入したスペクトラムアナライザを用いて共振周波数の測定を行い、作成したもののうち最も柔らかい懸架系のばね定数はこれまで用いていた懸架系の約1/50倍程度であると評価できた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
光学系の改良は予定していた通りに行うことができた。光ばねの観測に必要となるセットアップは既に実現できたと考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
光ばねの共振周波数を測定し、その離調角・スクイーズ角に対する依存性を評価する予定である。
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