超高感度光位相差検出法の開発

超灵敏光学相位差检测方法的开发

• 批准号: 04234206
• 负责人: 小林 哲郎
• 金额: $ 2.69万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04234206/
• 关键词: ループ干渉計; 重力波; レーザ干渉計; 高感度変位計測; 電気光学変調; レーザジャイロ; ディレイライン; 光リサイクリング

本研究は極めて小さい光学位相の変化を超高感度,高安定に計測しうる当研究者独自の方式のループ形ディレイライン干渉計を開発し,重力波検出用干渉計システムの開発にその成果を応用することを目的とするこの干渉計は同一光路の順路,逆路間の位相差を検出するもので,静的には光路差は零となり,マイケルソン干渉計に比べ機械的,熱的に格段に安定となる他,光源に必要とされる周波数安定性は大幅に緩和され,多波長同時計測も可能となり,より高い測定精度が期待できる.本研究ではテスト用モデル干渉計を構成し,実験的検証を行い,実際的な測定システムの構成における間題点を把握することをねらっている.初年度の今回はまずシステムの基本動作,検出感度,周波数特性,無バイアス,高周波バイアス時の検出限界,波長変動に対する安定性等を理論解析し,予期した通りの性能をもつことを導いた.次にアーム長1.5mのミニモデル干渉計を設計,試作し,安定性,検出感度特性等の基本特性について100mWのHeNeレーザを光源に用い,マイケルソン干渉計との比較検討を行った.その結果,背景にHz以下で波長程度の振動が存在する室温大気中,光学定磐上のフリーランニング状態で,ループ干渉計の出力はマイケルソン干渉計の最大出力に比べ千分の一程度のレベルで一定で,その0.3Hz以下の成分には10^<-4>程度以下の変動が見られたが,100kHz程度までの広帯域観測では変動は測定限界10^<-5>以下で観測されなかった.このことから,ループ干渉計では除去しにく低周波光路長変動は勿論,鏡の横振動までほぼ補賞されることが分かった.また,5多重路構造で30mのループ長の干渉計を試作し,その雑音分析も行い,安定性を確認している.この他,このシステムに適した新しいタイプの簡便な光リサイクリング法を考案,さらに波長変動用,被測定位相変化生成用の,位相変調器の作製も進めている.

该研究人员通过一种独特的方法开发了环类延迟线干涉仪，可以测量光相的极敏感和稳定的变化，并旨在将结果应用于干涉仪系统的开发，以进行重力波检测。该干涉仪检测相同光路径中路径和反向路径之间的相位差异。从静态上讲，光路差为零，机械和热的稳定性比米歇尔森干涉仪更加稳定，并且光源所需的频率稳定性极大地放松，从而可以同时进行多次波长同时测量。这意味着可以预期更高的测量准确性。在这项研究中，我们旨在构建一个模型干涉仪，用于测试，进行实验验证并了解实际测量系统配置中的问题。在第一年，我们首先对系统的基本操作进行了理论分析，对系统的基本操作，检测敏感性，频率较高，频率差异，范围差异，我们的频率差异，我们的频率差异，我们的频率差异，我们的范围差异，我们的范围差异，我们的范围差异，我们的范围差异差异，我们的范围差异差异，范围的范围差异，我们的范围差异，范围差异。 performance.next，我们设计并原型制作了一个小型模型干涉仪，其臂长为15m，并且稳定。我们使用100MW Hene Laser作为光源来比较和检查基本特征，例如检测灵敏度特征与迈克尔逊干涉仪。结果，在室温大气中，在Hz以下的背景中存在波长的振动，以及在光学固定岩石上的自由运行状态，环路干涉仪的输出量约为Michelson干涉仪的最大输出的一千分之一，而低于0.3hz的组件的最大输出却显示了0.3hz的变化，但在10^<-4> <-4> <-4> <-4> <-4> <-4> <-4> <-4> <-4> <-4> <-4> <-4> <-4> <-4测量极限为10^<-5>或更少。这表明，即使是镜子的横向振动，低频光路长度变化也很难消除，也几乎可以补偿。此外，已经对5米多径结构进行了原型分析以分析噪声并确认其稳定性。此外，设计了一种适合该系统的新型简单的光学回收方法，并且还为波长变化而制造了相位调节器，并在测量下生成相变。

项目成果

小林 哲郎: "次世代光テクノロジー集成(超短光パルスの生成と圧縮)" オプトロニクス社 共同執筆, 404(8) (1992)

Tetsuro Kobayashi：“下一代光学技术集成（超短光脉冲的生成和压缩）” 与 Optronics 合着，404(8) (1992)

レーザー学会編(小林 哲郎): "先端レーザーテクノロジー(超高速光エレクトロニクス)" 日経技術図書 共同執筆, 622(11) (1992)

日本激光学会编（小林哲郎）：《先进激光技术（超高速光学电子学）》日经技术书籍合着，622（11）（1992）

西田 英幸: "チェレンコフ放射による超短光パルス生成" レーザー研究. 20. 614-619 (1992)

Hideyuki Nishida：“切伦科夫辐射产生超短光脉冲”激光研究 20. 614-619 (1992)。

MORIMOTO,Akihiro: "Efficient Ultrashort Pptical Pulse Generation Using a Modified Fabry-Perot Modulator" 1993 Conf.Laser Electro-Pptics(CLEO). CT -S84 (1993)

MORIMOTO, Akihiro：“使用改进的法布里-珀罗调制器生成高效超短 Pptical 脉冲”1993 年 Conf.Laser Electro-Pptics (CLEO)。

LEE,Bong Young: "High-Speed Elecrtooptic Deflector and Its Application to Picosecons Pulse Generation" IEEE J.Quantum Electronics. QE-28. 1739-1744 (1992)

LEE,Bong Young：“高速光电偏转器及其在皮秒脉冲生成中的应用”IEEE J.Quantum Electronics。