研究課題
本研究は冷却されたシリコン光共振器を用いて，熱雑音を低減し，世界最高レベルのレーザー周波数の安定化を行い，将来的に光格子時計のローカルオシレーターとして利用することを目指すものである。本研究では熱雑音低減のために，曲率半径の浅いミラーを用いるが，その研磨には困難が伴い，昨年度製作したミラーの性能は不十分であった。本年度は，研磨方法の改良及び，誘電体多層膜形成手法の改良を重ね，フィネス8000程度の共振器を製作することに成功した。その上でこのシリコン光共振器を，昨年度までに開発した低振動クライオスタットで3.5Kまで冷却した。この状態で，光ファイバーを通してレーザー光をクライオスタット内に導入し，レーザーをロックすることに成功した。制御回路の改良・最適化を行うことで，最終的に750kHzの広帯域制御を実現した。制御のエラー信号から得られた残留周波数雑音は，1秒のアラン標準偏差で約10の-18乗であった。また，共振器に加わる振動による弾性変形によって，共振器長が変化してしまう問題を低減するため，能動防振ステージの開発を行った。これは，伸縮可能な6本の脚で支えられた6自由度の姿勢制御が可能なヘキサポッドステージに，振動センサーを取り付け，その信号を伸縮脚にフィードバックすることで，能動的に振動を取り除くものである。また，全ての部品を真空対応にすることで，真空容器内にこの能動防振ステージを設置することが可能になっている。本年度はこの能動防振ステージの組み立て，試験を行い，目標である1Hzから10Hzにおいて10倍以上の防振性能を達成することに成功した。以上の結果から，3.5Kの低温で動作可能なシリコン光共振器を用いた高安定レーザーシステムが完成した。今後は，このレーザーを光格子時計とリンクし，安定度のループ外評価等を行っていく。
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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Phys. Rev. D
巻: vol. 88, no. 4 ページ: 043007
10.1103/PhysRevD.88.043007
