1 / 14

DECIGO 用光源と周波数安定化

DECIGO 用光源と周波数安定化. �. �. ・ 光源 ・ 周波数安定化 ・ 宇宙空間でのレーザー ・ まとめ. 電気通信大学レーザー研　武者　満. 4thDECIGO-WG 06/05/11@ 国立天文台. 〜. 〜 DECIGO 用光源開発 〜. ● 研究項目. 短波長ハイパワー高安定光源の開発. 要求値. ○ 波長　 532nm 、単一縦横、直線偏光. △ 出力　 10W. ▲ 周波数安定度 1Hz/√Hz@1Hz. ○ 強度雑音　 10 -8 /√Hz@1Hz. ？宇宙空間動作. 小型、高効率. 耐宇宙線. 機械的安定性.

teigra
Download Presentation

DECIGO 用光源と周波数安定化

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. DECIGO用光源と周波数安定化 � � ・ 光源 ・ 周波数安定化 ・ 宇宙空間でのレーザー ・ まとめ 電気通信大学レーザー研　武者　満 4thDECIGO-WG 06/05/11@国立天文台

  2. 〜 〜DECIGO用光源開発〜 ●研究項目 短波長ハイパワー高安定光源の開発 要求値 ○波長　532nm、単一縦横、直線偏光 △出力　10W ▲周波数安定度 1Hz/√Hz@1Hz ○強度雑音　10-8 /√Hz@1Hz ？宇宙空間動作 小型、高効率 耐宇宙線 機械的安定性 無重力下動作

  3. 現行 最終形 〜 〜光源〜 NPROを主レーザーとしたYb-fiber MOPA+PPMgOLN ●基本波 高冷却効率 高効率 高ビーム品質 現状：20W励起で12W出力(単一縦横モード) 今後：15W以上の出力 　　　機械的安定性向上と小型化 主レーザーをfiber-DFBにして全ファイバー化 サイズ　400x400のブレッドボードに載せる 　　　　（励起用LDを除く)

  4. 〜 〜波長変換〜 ●PPMgOLNを用いた高効率波長変換 理論的には変換効率η∝入力パワー(L=10mmで35%@12W) ●L=20mmの結晶では5W以上実現 (狭線幅なので位相整合可能) 課題 実際の出力は理論値より低い(熱レンズ等) 破壊閾値 O.K. 紫外線再吸収等で 5W以上は困難 コヒーレント加算 電通大　白川氏

  5. 屈折率周期構造 l/2周期 p/4 shift 〜 〜主レーザー〜 主レーザーをファイバレーザ ->全ファイバ化で 　　　　　　　　　　　　　　機械的安定性 fiber-DFB laser 現在までの結果 280mW

  6. Laser(free-run) I2 cavity Cavityの熱雑音限界 〜 〜周波数安定化〜 要求値　1 Hz/√Hz@1Hz まだ達成されていない値 宇宙空間での動作 ●free-run での周波数雑音 & 制御利得 ●周波数基準 ・F.P.共振器 ・分子飽和吸収

  7. 〜 〜F.P.共振器〜 高フィネス、防震、断熱が必要 2段振り子懸架 垂直保持 熱シールド 101 101 101 10-1 M.Notcuff,Opt.lett.30(2005)1815 V.Leonhardt&J.Camp LISA WG 2005/12/5 M.Musha Opt.Comun180(2000)166 20Hz/√Hz@1Hz 2Hz/√Hz@1Hz 20Hz/√Hz@0.1Hz ●宇宙空間での動作 drag-free 無重力下での保持 衛星本体の振動 打ち上げ時の振動 機械的安定性

  8. 〜 〜分子の吸収線による安定化〜 沃素の飽和吸収　I2 R(56) 32-0@532nm (光周波数標準として認められている) ・NIST 120cmのセルで 25Hz/√Hz@1Hz (10cmセルの安定度限界) Dn =0.5 MHz、S/N =120@10kHz modulation-transfer ・LISA 30 Hz/√Hz@1Hz V.Leonhardt&J.Camp LISA WG 2005/12/5 ●理論的雑音限界--信号のS/N(ショット雑音)と自然幅

  9. 〜 〜沃素安定化光源の安定度向上〜 ○理論的雑音限界--信号のS/N(ショット雑音)と自然幅 = 飽和強度で決まる 吸収長に比例 ●信号のS/Nを上げる ・ショット雑音の低減 ・光路長の増大 ●細い吸収線幅 ・狭い自然幅 ・相互作用長拡がり ・圧力拡がり ・パワー拡がり 共振器を用いた場合 吸収長は増えるので信号強度は上がる 入射powerを下げるためshot-noiseが上がる L=50 cm、F=35(FSR=600MHz, Df=17 MHz) 増強 2.5 Hz/√Hz

  10. 〜 〜吸収長増加〜 ●multi-pass ・制御不要　・アラインメント 干渉 ●共振器を用いた信号増強 frequency dither locking 変調周波数が低い 雑音が混入 NICE-OHMS 変調が多い Ring cavity +Modulation transfer 機械的安定度 長期安定度が悪化するので試されていない 共振器安定度の影響

  11. 〜 〜細い吸収線〜 光源をYb:YAGにする l=1031 nm I2:P(61) 43-0 515 nm 線幅が4倍以上狭い F=70, L=50 cmの共振器で　0.5 Hz/√Hz@1Hz Yb:YAGのNPRO+fiber-MOPA M.Hildebrandt et.al MB6 Proc. of ASSP 2006 INNOLIGHT

  12. 〜 〜宇宙動作の光源〜 宇宙研　水野先生 ・LD 現在使われているレーザー (range finder, inter-sat. communication) ・Q-sw Nd:YAG (LIDAR) 10nz, 12mJ, 1Hz retro-prism ●宇宙線　回路等は1発(濃度-（打ち上げ時) 　光学素子は積分 (周回軌道に依存} wedge LD 損傷無い ファイバー　　browning ジャケットの金コート PPMgOLN 問題無い(NASA) Nd:YAG 結晶　color centerを防ぐためにCrを共添加 電気光学素子等-真空差動時に消光比の悪化 電荷　--50V以上は注意 Alignment freeに

  13. 〜 〜宇宙動作時の注意〜 cats eye等 ○アラインメント崩れに強いシステム ○可動システムを使わない(release等) ○廃熱は伝導(heat pipe等は使わない) ○温度変化に注意　(保存時-動作時) ○2台準備　載せ替え用　打ち上げ後はsimulatorとして 工作委託　NEC 東芝　space system (NTS) LD NEC誘導光電　(LIDAR) 被曝試験　高崎原研

  14. 〜 〜まとめ〜 周波数安定化 共振器、分子とも安定度到達の可能性はある 共振器 :環境等の影響大-衛星での動作は不可知 →分子吸収線の方が信頼性が高い 今後の研究 ○第二高調波発生 ○直接励起法に変える ○F.P.共振器を使った安定化 2段懸架、真空+熱シールド ->垂直懸架 ○共振器増強型I2飽和吸収を用いた短期安定化

More Related