佐藤修一A ，高橋竜太郎A ，阿久津智忠B ，

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1 佐藤修一A ，高橋竜太郎A ，阿久津智忠B ，
レーザー干渉計制御のデジタル化② 中川憲保0 ，新井宏二A ，辰巳大輔A ， 佐藤修一A ，高橋竜太郎A ，阿久津智忠B ， 川村静児A ，藤本眞克A ，黒田和明0 東大宇宙線研0 ，国立天文台A ，東大天文B

2 日本物理学会第61回年次大会 「レーザー干渉計制御のデジタル化②」 中川憲保
目的 　　重力波検出器として極限の性能が必要 　　フィルタの微調整が必要 　　ex)６次楕円フィルタ 　　　　ゼロやポール、Q値の微調整 　　デジタルフィルタの導入 　　さらにアナログフィルタでは難儀な演算が出来る 　　　　　規格化 　　　　　オフセット、トリガー　etc. 時間遅延の評価　　　　　　 片腕Fabry-Perot共振器 mass lock実験 （前回発表内容） ノイズレベルの評価 L-フィルタの設計とWhitening（今回発表内容） 2006年 3月 27日 日本物理学会第61回年次大会　「レーザー干渉計制御のデジタル化②」　　中川憲保　

3 日本物理学会第61回年次大会 「レーザー干渉計制御のデジタル化②」 中川憲保
時間遅延の評価 300m Fabry-Perot共振器 Laser 透過光量 error signal error signal 鏡の変位信号 透過光量 Fabry-Perot共振器で光が共振すると、光量が増える error signalのみ デジタルフィルタによる制御 時間遅延評価 error signalと　　　　　　透過光量を用いる デジタルフィルタ制御 デジタル演算評価 error signalのみ アナログフィルタによる制御 2006年 3月 27日 日本物理学会第61回年次大会　「レーザー干渉計制御のデジタル化②」　　中川憲保　

4 日本物理学会第61回年次大会 「レーザー干渉計制御のデジタル化②」 中川憲保
デジタル演算　「トリガー」 Fabry-Perot共振器が共振条件を満たすと透過光量が大きくなり、error signalが現れる。 ところが 共振時以外にも信号が存在。これもfeedbackに返されてしまう。 そこで error signalにトリガーを掛け合わせた 閾値を超えたシグナル以外は０とする 不要なシグナルを落とせる 透過光量 error signal トリガー後　　　　error signal 2006年 3月 27日 日本物理学会第61回年次大会　「レーザー干渉計制御のデジタル化②」　　中川憲保　

5 日本物理学会第61回年次大会 「レーザー干渉計制御のデジタル化②」 中川憲保
デジタル演算　「規格化」 error signalを透過光量により規格化 演算後error signalの線形域を評価 増加率 3.23±0.86　倍 透過光量 透過光量がロック時の半分以上になる時の、生error signalと規格化error signalの線形域を比較。 時間スケールでの倍率。 サンプル数３０ 生error signal 0.6msec 演算後 error signal 線形域の拡大を確認 2.2msec [msec] 2006年 3月 27日 日本物理学会第61回年次大会　「レーザー干渉計制御のデジタル化②」　　中川憲保　

6 日本物理学会第61回年次大会 「レーザー干渉計制御のデジタル化②」 中川憲保
ロックタイムの比較 ロック回数 各演算の効果を調べる トリガーのみ lock acquisition所要時間 アナログフィルタ デジタル（演算無し） デジタルフィルタ （＋規格化、トリガー） 70.0±76.6　 [sec] 5.59±3.08　 [sec] 規格化のみ 2006年 3月 27日 日本物理学会第61回年次大会　「レーザー干渉計制御のデジタル化②」　　中川憲保　

7 日本物理学会第61回年次大会 「レーザー干渉計制御のデジタル化②」 中川憲保
ロックタイムの比較 ロック回数 アナログフィルタを再現できたか？ アナログフィルタ≒デジタルフィルタ トリガーのみ lock acquisition所要時間 アナログフィルタ デジタルフィルタ　　（演算無し） 70.0±76.6　 [sec] デジタルフィルタ （＋規格化、トリガー） 70.0±76.6　 [sec] 5.59±3.08　 [sec] 規格化のみ 65.1±44.7　 [sec] 2006年 3月 27日 日本物理学会第61回年次大会　「レーザー干渉計制御のデジタル化②」　　中川憲保　

8 日本物理学会第61回年次大会 「レーザー干渉計制御のデジタル化②」 中川憲保
ロックタイムの比較 ロック回数 トリガーのみ トリガーの効果 アナログフィルタ≒デジタルフィルタ トリガーはロック所要時間を短縮 lock acquisition所要時間 アナログフィルタ 70.0±76.6　 [sec] デジタルフィルタ　　（演算無し） 65.1±44.7　 [sec] 12.9±11.7　 [sec] デジタルフィルタ （＋規格化、トリガー） 5.59±3.08　 [sec] 規格化のみ 65.1±44.7　 [sec] 2006年 3月 27日 日本物理学会第61回年次大会　「レーザー干渉計制御のデジタル化②」　　中川憲保　

9 日本物理学会第61回年次大会 「レーザー干渉計制御のデジタル化②」 中川憲保
ロックタイムの比較 ロック回数 規格化の効果 アナログフィルタ≒デジタルフィルタ トリガーはロック所要時間を短縮 規格化のみではロックせず トリガーのみ lock acquisition所要時間 アナログフィルタ 70.0±76.6　 [sec] デジタルフィルタ　　（演算無し） 65.1±44.7　 [sec] ロックせず　 [sec] 12.9±11.7　 [sec] デジタルフィルタ （＋規格化、トリガー） 5.59±3.08　 [sec] 規格化のみ 65.1±44.7　 [sec] 2006年 3月 27日 日本物理学会第61回年次大会　「レーザー干渉計制御のデジタル化②」　　中川憲保　

10 日本物理学会第61回年次大会 「レーザー干渉計制御のデジタル化②」 中川憲保
ロックタイムの比較 ロック回数 トリガーのみ 12.9±11.7　 [sec] トリガー＋規格化の効果 アナログフィルタ≒デジタルフィルタ トリガーはロック所要時間を短縮 規格化のみではロックせず トリガー＋規格化でさらにロック所要時間短縮 lock acquisition所要時間 アナログフィルタ 70.0±76.6　 [sec] デジタルフィルタ　　（演算無し） 65.1±44.7　 [sec] 12.9±11.7　 [sec] デジタルフィルタ （＋規格化、トリガー） 5.59±3.08　 [sec] 規格化のみ ロックせず　 [sec] 5.59±3.08　 [sec] 2006年 3月 27日 日本物理学会第61回年次大会　「レーザー干渉計制御のデジタル化②」　　中川憲保　

11 日本物理学会第61回年次大会 「レーザー干渉計制御のデジタル化②」 中川憲保
時間遅延、デジタル演算評価 デジタルフィルタによるFabry-Perot共振器mass lockに成功 時間遅延問題 トリガー 規格化 　アナログフィルタの１／１０以下にロック所要時間を短縮 大きく影響はしない Lock acquisitionの改善に有効 トリガーは不可欠 線形域が　3.23±0.86倍 2006年 3月 27日 日本物理学会第61回年次大会　「レーザー干渉計制御のデジタル化②」　　中川憲保　

12 日本物理学会第61回年次大会 「レーザー干渉計制御のデジタル化②」 中川憲保
ノイズレベルの評価 　　L-フィルタの設計 　　伝達関数の絶対値はアナログフィルタと同じ 　　干渉計感度に直接影響する 　　　　　　　L-で問題なければ、他のフィルタでも使える　　 評価するもの ノイズレベル　　　　　　 フィルタによるノイズが干渉計感度をリミットしないか サチレーション 入出力でサチレーションを起こさないか ADC、DACノイズの測定 Vrms（積分値）の算出 2006年 3月 27日 日本物理学会第61回年次大会　「レーザー干渉計制御のデジタル化②」　　中川憲保　

13 日本物理学会第61回年次大会 「レーザー干渉計制御のデジタル化②」 中川憲保
セットアップ noise Error signal ADC DSP DAC Feedback ノイズ 混入源はADCと、DACであるとして評価する Vrmsの算出 DSPの入出力レンジは±1V Input error signalの積分をとる [mV] Output error signalにフィルタの伝達関数をかけて積分をとる [mV] 2006年 3月 27日 日本物理学会第61回年次大会　「レーザー干渉計制御のデジタル化②」　　中川憲保　

14 日本物理学会第61回年次大会 「レーザー干渉計制御のデジタル化②」 中川憲保
ADCノイズ noise noise x1000 Output/1000 ショートする ADC DAC DSP ADCのノイズレベル 300Hz以上ではADCによって干渉計感度がリミットされてしまう。 2006年 3月 27日 日本物理学会第61回年次大会　「レーザー干渉計制御のデジタル化②」　　中川憲保　

15 日本物理学会第61回年次大会 「レーザー干渉計制御のデジタル化②」 中川憲保
ADCノイズ noise noise x1000 f2 f2 Output/1000 ショートする 100 1k ADC DAC 100 1k Whitening DSP ADCのノイズレベル 300Hz以上ではADCによって干渉計感度がリミットされてしまう。 ノイズレベル ADCでリミットされない Vrms 　　　0.6mV mV 86倍の余裕 Whitening 2006年 3月 27日 日本物理学会第61回年次大会　「レーザー干渉計制御のデジタル化②」　　中川憲保　

16 日本物理学会第61回年次大会 「レーザー干渉計制御のデジタル化②」 中川憲保
DACノイズ noise noise Output ショートする ADC 0を出力 DAC DSP DACのノイズレベル 200Hz以上ではDACによって干渉計感度がリミットされてしまう。 観測帯域として、用いないので今回は考えない 2006年 3月 27日 日本物理学会第61回年次大会　「レーザー干渉計制御のデジタル化②」　　中川憲保　

17 日本物理学会第61回年次大会 「レーザー干渉計制御のデジタル化②」 中川憲保
DACノイズ noise noise 500 50 Output ショートする ADC 0を出力 DAC f2 500 f2 50 DeWhitening DSP DACのノイズレベル 200Hz以上ではDACによって干渉計感度がリミットされてしまう。 ノイズレベル DACでリミットされない Vrms 　　23.1mV mV 43倍の余裕 Whitening 2006年 3月 27日 日本物理学会第61回年次大会　「レーザー干渉計制御のデジタル化②」　　中川憲保　

18 日本物理学会第61回年次大会 「レーザー干渉計制御のデジタル化②」 中川憲保
ノイズレベルの評価 L-フィルタの設計とノイズレベルの評価 ノイズレベル サチレーション Whitening filter 　ノイズレベルに関してアナログフィルタと置き換え可能 Whiteningで対処、クリア Vrmsの計算から十分な余裕を確認 デジタルフィルタで相殺 InputとOutputで異なる設計が可能 2006年 3月 27日 日本物理学会第61回年次大会　「レーザー干渉計制御のデジタル化②」　　中川憲保　

19 日本物理学会第61回年次大会 「レーザー干渉計制御のデジタル化②」 中川憲保
デジタル制御への道のり アナログフィルタによる制御 デジタルフィルタによる時間遅延の検証 片腕Fabry-Perot共振器のmassによるlock アナログフィルタの１／１０以下にロック所要時間を短縮 デジタルフィルタによるノイズレベルの検証 L-フィルタ、Whiteningフィルタの設計 ノイズレベルに関してアナログフィルタと置き換え可能 デジタルフィルタによる多自由度の制御 2006年 3月 27日 日本物理学会第61回年次大会　「レーザー干渉計制御のデジタル化②」　　中川憲保