ceramic laser2 vsvs Nd YAG Xtal Nd YAG

ceramic laser(2) 結晶vsセラミックvsガラス σ 出力変遷 Nd: YAG X-tal Nd: YAG ceramic Nd: glass ○ ○ × 106 67 k. W 105 45 k. W τ α fracture limit ○ ○ ○ ◎ ○ △ × thermal shock ○ ◎ × scalability × ○ ◎ mass production possible cost × × ○ ○ ◎ ◎ Average Output (W) 104 1. 7 k. W 103 1. 46 k. W 5 k. W Yanagitani, Ueda Self-energy driven Method using Nano-crystalline powder 102 10 110 W Physics study on ceramics 1 Cold press 10 -1 New Ceramic laser Ikesue 10 -2 95 96 97 98 99 00 01 Year 02 03 04 0 5 06 2008/11/7 重力波交流会@NAO 11

その他のバルク型光源 zigzag slab thin rod 2008/11/7 重力波交流会@NAO 14

photonic bandgap fiber (PBGF) Yb: fiber で 1170 nm の発振(植田研 白川氏) core(10 mm) 900 1000 Ge-doped rod parasitic oscillation の抑制 photonic bandgapで光を閉じこめ →周波数選択制 air cladding(200 mm) 1100 index n 1 < n 2_eff Confinement Photonic bandgap ・photonic bandgap ・Yb: doped solid core ・polarization maintain ・air cladding 2008/11/7 重力波交流会@NAO 21

fiber laser--単一モード発振 ●波長選択素子を用いる narrow band FBG等の組み合わせ LD WDM EDF FFP OC PZT FBG H. Inaba et. al. IEEE J. Q. E. 38(2002)1325 PZT PC mode-hop-free tuning output 〜 1 m. W 制御が複雑 、低出力 ●能動空間ホールバーニング ●fiber DFB 2008/11/7 重力波交流会@NAO 22

周波数基準の安定度 要求値 TAMA 300 10 -6 @300 Hz (10 -2 Hz/√Hz) DECIGO/DPF 100 Hz/√Hz@1 Hz 各周波数基準の安定度 ・F. P. 共振器 機械振動、熱膨張、熱雑音 ・分子の吸収線 外乱(電磁場、RAM) 信号のS/N 2 -stage pendulum(ILS) M. Musha et. al: Opt. Commun 183(2000)165 ●CORE(U. Konstanz) S. Seel et. al: PRL 78(1997)4741 ●AVI& temp. cotrl (NPL) S. A. Webster et. al: Opt. Lett. 29(2004)1497 virtical mount(JILA) M. Notcutt, et al. : Opt. Lett. 30(2005)1815 ●PVI &temp. control(NIST) pre-stabilized dye-laser B. C. Young et. al. : PRL 82(1999)3799 ●thermal noise limit Numata et. al PRL 93(2004)250602 2008/11/7 重力波交流会@NAO 27

周波数安定化---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 10 -1 M. Musha Opt. Comun 180(2000)166 20 Hz/√Hz@1 Hz M. Notcuff, Opt. lett. 30(2005)1815 V. Leonhardt&J. Camp LISA WG 2005/12/5 2 Hz/√Hz@1 Hz ・共振型EOMを使わない 共振周波数のずれ--変調位相のずれ ・エタロン効果 convex-convex lenz、plate-PBS、変調周波数を下げる ・power fluctuations recoil として効く ・残留AM (RAM) -noise 2008/11/7 重力波交流会@NAO 28

周波数安定化---光コム self-referenced mode-lock laser Ti: sapphire laser(λ=780 nm)の帯域を 1 octaveまで拡大 Er: fiber laser(λ=1550 nm) fn=f. CEO+nfrep 0 frequency f. CEO frepとf. CEOを固定すれば全てのモードの周波数が安定化 周波数安定度 frepの安定度で決まる f. CEO の寄与は 1/n 倍 2008/11/7 重力波交流会@NAO 30

開発中の光源 (1) LCGT用光源----東大 三尾研 注入同期(master-200 m. WNPRO) Nd: YAG-rod の側面励起x 4 直接水冷 QRで熱複屈折補償 101 W@961 W K. Takeno et. al Opt. Lett. 30(2005)2110 2008/11/7 重力波交流会@NAO 32

開発中の光源(2 -1) DECIGO/DPF用 電通大 増幅特性 ●主レーザー NPRO: λ=1064 nm, P= 500 m. W) ●励起光源 fiber結合LD-array (Apollo Inst. λ=975 nm) ●ファイバ: Yb: 6500 ppm fcore=25 mm clad fclad=250 mm, D-shape D=20 cm D=10 cm 12. 2 W@14 W η=87% 消光比 23 d. B D=8 cm 2008/11/7 重力波交流会@NAO 33