DECIGO 用光源と周波数安定化 - PowerPoint PPT Presentation

decigo n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
DECIGO 用光源と周波数安定化 PowerPoint Presentation
Download Presentation
DECIGO 用光源と周波数安定化

play fullscreen
1 / 14
DECIGO 用光源と周波数安定化
161 Views
Download Presentation
teigra
Download Presentation

DECIGO 用光源と周波数安定化

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 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