東大・新領域・物質系 大前宣昭，三尾典克 2010年6月15日-16日 LCGT Face-to-Face

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1 東大・新領域・物質系 大前宣昭，三尾典克 2010年6月15日-16日 LCGT Face-to-Face Meeting @ICRR
作業部会報告（レーザー） 東大・新領域・物質系　大前宣昭，三尾典克 2010年6月15日-16日　LCGT Face-to-Face

2 LCGT用レーザーへの要求 レーザー強度安定化 2nd MC FP-cavity 1st MC Mod. Mod. PRM BS
Input Optics→次のトーク（森脇さん） 2nd MC FP-cavity 1st MC Mod. Mod. PRM BS FP-cavity Laser SEM 150W 透過率50% 75W レーザー周波数安定化

3 現行案 強度安定化 （励起電流制御） 10 kHz < f < 1 MHz WB-EOM f < 10 kHz
注入同期 高出力での単一縦モード発振 高出力での横モード劣化の抑制 パワー増幅器 容易なパワー増幅，制御 PZT QWP Nd:YAG rod 強度安定化 （励起電流制御） quartz rotator 高出力レーザーモジュール （株）三菱電機　製 熱複屈折の補償の構成 WB-EOM BW 150W PBS FI EOM 2W FI 100W 10 kHz < f < 1 MHz WB-EOM Nd:YAG NPRO PD f < 10 kHz PZT, Crystal Temp. 周波数安定化

4 注入同期型100W Nd:YAGレーザー 出力：100-110W 単一周波数（l=1064nm） 単一横モード（M2<1.1）
直線偏光（horizontal） いろいろな実験で使用→ある程度の信頼性． EOM FI PD PZT Nd:YAG rod Nd:YAG NPRO quartz rotator mixer oscillator 2W 100W Brewster window Slave ｌaser Master ｌaser Free (without injection locking) Injection locking Laser module Slave laser

5 100Wレーザーでの周波数安定化のテスト 制御帯域1MHz 制御ゲイン300dB PZT Nd:YAG rod quartz rotator
スレーブレーザーの後 スレーブレーザーの前 制御帯域1MHz 制御ゲイン300dB PZT Nd:YAG rod quartz rotator Reference cavity Finesse ~ 2900 FSR = 714MHz Nd:YAG NPRO Brewster window FI EOM FI 2W Wideband EOM EOM 100W PD piezo PD oscillator oscillator mixer mixer >10kHz <10kHz Frequency Stabilization

6 現状の整理 現行案で実現できていること． 注入同期 周波数制御テスト 光学素子のハイパワー対応． 現行案で残っていること．
出力100W TEM00 直線偏光 周波数制御テスト UGF~1MHz 光学素子のハイパワー対応． EOM LN：OXIDEのSLN． RTP：Raicol（イスラエル） A-LIGO用で調査済み． FR 100W程度なら売ってる． どこまで性能を求めるか． 現行案で残っていること． 増幅器：100W→150W お金，場所の問題． 原理的には可能だと判断． 強度安定化のテスト ローパワーではやった． 増幅器の後． MCとセットでやる必要アリ． オプション 出力 200Wくらいあると得するなら考える． プレモードクリーナー 1st MCの代わりにできると，input opticsのインストールなどで楽．

7 現行案の修正の可能性 現行案 将来的には，ファイバーレーザー，ファイバー増幅器 LCGT：三尾研の固体レーザー
A-LIGO，A-Virgo：LZH（ドイツ）の固体レーザー 将来的には，ファイバーレーザー，ファイバー増幅器 マスターレーザー 現行案：NPRO 将来：ファイバーレーザー 高出力化 現行案：Nd系増幅器，Nd系レーザーでの注入同期 将来：Ybファイバー増幅器

8 ファイバーによる光源の特徴 メリット 不安な点 横モード制御可能 位置揺れは少ない 低コスト アライメントフリー ファイバーで光を運べる
ALLファイバーになればメンテナンスも簡単 不安な点 重力波検出器で使えそうな100W超の製品は“まだ”ない． 信頼性が分からない． 雑音特性，長期安定性，寿命　など． MCへ マスターレーザー 増幅器 MCへ マスターレーザー 増幅器

9 フランスのグループの動向（IPGとNUFERN）
A-Virgo 最初，IPG photonicsのファイバーレーザーを計画． 現行案はLZHの固体レーザータイプ（A-LIGOと同じもの）． NUFERNと100Wクラスのファイバーアンプの評価をしてる． 各社の増幅器の製品 IPG photonics 偏光保持，シングルモードで50W ランダム偏光，シングルモードで150W NUFERN 偏光保持，シングルモードで15W シングルモードで40W

10 まとめ 現行案どおりの開発はある程度目処がたってるつもり． ファイバーレーザーの動向は．常に注目すべき．
そのうち，100WでPMCを試す予定（大前）． ファイバーレーザーの動向は．常に注目すべき． マスターレーザーの候補 Orbits Lightwave→LISAと協力． NP Photonics 増幅器の候補 IPG photonics NUFERN ※ある程度の出力まで行けば，Coherent Additionでもよい．