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計画研究ク 重力波天文台用高性能光源の開発

計画研究ク 重力波天文台用高性能光源の開発. 東大新領域 三尾典克. 100W Laser の開発 干渉計光源用 100W 連続単一周波数発振レーザーの実現 基本構成の確立 技術的な問題点の洗い出しとその解決法 干渉計光源としての特性評価. 研究項目. 研究方針. 100W Laser 注入同期方式で実現する 問題点 単一周波数発振で 100W が得られた事はない＝＞ 10W 程度の装置が実用化 複数の注入同期システムは複雑 => 単純化したい. 注入同期. 小出力の安定なレーザー（マスターレーザー）の光を使って大出力レーザーを単一周波数発振させる技術.

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Presentation Transcript

  1. 計画研究ク重力波天文台用高性能光源の開発 東大新領域 三尾典克 第４回TAMAシンポジウム（２００５年２月１６日－１９日）＠大阪市立大学

  2. 100W Laserの開発 干渉計光源用100W連続単一周波数発振レーザーの実現 基本構成の確立 技術的な問題点の洗い出しとその解決法 干渉計光源としての特性評価 研究項目 第４回TAMAシンポジウム（２００５年２月１６日－１９日）＠大阪市立大学

  3. 研究方針 • 100W Laser • 注入同期方式で実現する • 問題点 • 単一周波数発振で100Wが得られた事はない＝＞10W程度の装置が実用化 • 複数の注入同期システムは複雑=>単純化したい 第４回TAMAシンポジウム（２００５年２月１６日－１９日）＠大阪市立大学

  4. 注入同期 • 小出力の安定なレーザー（マスターレーザー）の光を使って大出力レーザーを単一周波数発振させる技術 第４回TAMAシンポジウム（２００５年２月１６日－１９日）＠大阪市立大学

  5. TAMA レーザー • エンドポンプ方式リングレーザー：　10W 出力 第４回TAMAシンポジウム（２００５年２月１６日－１９日）＠大阪市立大学

  6. Advanced LIGO用システム 出力200Wを目指す 第４回TAMAシンポジウム（２００５年２月１６日－１９日）＠大阪市立大学

  7. LZHの現状（2004年2月） 2段階の注入同期 ８７W出力の 単一周波数発振 第４回TAMAシンポジウム（２００５年２月１６日－１９日）＠大阪市立大学

  8. 注入同期システム • マスターレザー：２W NPRO • 市販されているもの • スレーブレーザー：100W リングレーザー • レーザーモジュール：三菱電機で開発 • 共振器と制御系の開発：東大 第４回TAMAシンポジウム（２００５年２月１６日－１９日）＠大阪市立大学

  9. レーザーモジュール（三菱電機） Diffusive reflector +LD Two rods and rotator 第４回TAMAシンポジウム（２００５年２月１６日－１９日）＠大阪市立大学

  10. 直線共振器のレーザー • レーザーモジュールの特性評価 • Convex mirrors （Curvature: 20cm) • R=85％ Output coupler • P =60 W and M2 =1.12 第４回TAMAシンポジウム（２００５年２月１６日－１９日）＠大阪市立大学

  11. 出力特性ー縦モード • Scanning Fabry-Perot干渉計で測定 複数の縦モード 発振を確認 モードの状態が 時間的に変化 第４回TAMAシンポジウム（２００５年２月１６日－１９日）＠大阪市立大学

  12. スレーブレーザー • リング共振器の構成ー2つのモジュール 第４回TAMAシンポジウム（２００５年２月１６日－１９日）＠大阪市立大学

  13. 発振出力特性 • 双方向発振で１２１Wを達成 第４回TAMAシンポジウム（２００５年２月１６日－１９日）＠大阪市立大学

  14. 注入同期実験 • ２WのNPROをマスターに注入同期 Analysis Master Slave 第４回TAMAシンポジウム（２００５年２月１６日－１９日）＠大阪市立大学

  15. 発振特性ー周波数 • 単一周波数発振を確認　@ 101W 注入同期なし 注入同期あり 単一周波数 発振を実現 第４回TAMAシンポジウム（２００５年２月１６日－１９日）＠大阪市立大学

  16. 出力特性－パワー • 2時間程度同期を維持 • 出力： 101 ± 0.7W 若干のドリフトが 見られる レーザー共振器の 温度変化による 第４回TAMAシンポジウム（２００５年２月１６日－１９日）＠大阪市立大学

  17. TEM00発振 出力特性ー空間モード • M 2測定 ＠ 85W： • M 2x = 1.10 • M 2y = 1.13 第４回TAMAシンポジウム（２００５年２月１６日－１９日）＠大阪市立大学

  18. 出力特性ー強度雑音 • 出力の相対強度雑音 • 直線共振器と同程度の雑音 NPROに比べると 約100倍大きい 第４回TAMAシンポジウム（２００５年２月１６日－１９日）＠大阪市立大学

  19. まとめ • 次世代干渉計に必要とされる100Wを超える出力を持つ単一周波数レーザーの開発に成功した。 • 空間モードはほぼ理想的なTEM00モードとなっている。 • 強度雑音の評価によると、NPROの約100倍であった。 • LCGT設計に必要な基礎データが得られた。 第４回TAMAシンポジウム（２００５年２月１６日－１９日）＠大阪市立大学

  20. １００W発振器 ＋増幅器の構成 LCGTの光源システム • 要求出力：150W 第４回TAMAシンポジウム（２００５年２月１６日－１９日）＠大阪市立大学

  21. 今後の研究課題 • 大出力レーザーの周波数・強度制御の実験を行う必要がある。 • 光制御に必要な素子の開発 • 光学結晶 • 光検出器 • 制御法の研究 • 励起LD電流制御法による強度安定化（尾関：ポスター） 第４回TAMAシンポジウム（２００５年２月１６日－１９日）＠大阪市立大学

  22. 励起LD電流制御による安定化 • 電流引き込みによる高速制御 第４回TAMAシンポジウム（２００５年２月１６日－１９日）＠大阪市立大学

  23. 別の方式:ファイバーアンプ 公募研究 武者＠電通大 単一周波数 出力：10W 第４回TAMAシンポジウム（２００５年２月１６日－１９日）＠大阪市立大学

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