K. Arai
00/3/30
JPS meeting

レーザー干渉計型重力波検出器
TAMA300の開発 VII
国立天文台，東大理A，東大宇宙線研B，東大新領域C，東大地震研D，宮城教育大E，電通大F，高エ研G
新井宏二，安東正樹A，長野重夫B，Gerhard Heinzel，
高橋竜太郎，川村静児，辰巳大輔B，寺田聡一，森脇成典C，
神田展行E，谷口信介A，河邊径太A，関谷淳A，杤久保邦治A，新谷昌人D，山元一広A，大石奈緒子A，高森昭光A，上田晃三A，三尾典克C，大橋正健B，山崎利孝，福嶋美津広，沼田健司A，大塚茂巳A，三代木伸二B，武者満F，植田憲一F，藤本眞克，坪野公夫A，黒田和明B

はじめに
l 干渉計型重力波検出器TAMA300
基線長300mのFabry-Perot Michelson干渉計
国立天文台三鷹キャンパス
建設・装置の導入作業(1995〜1999)
重力波検出器としての動作に成功(1999/6)
第1回・第2回観測データ取得(1999/8,9)l TAMA300の現状とこれから
現在: 高感度化・安定度の向上
プロジェクトの2年延長が決定

Contentsl TAMA300の概要
l これまでのTAMA300の進展
l TAMA300開発の現状
l これからのTAMA300の展開
l SummaryTAMA300の概要
l 干渉計型重力波検出器TAMA300
基線長300mのFabry-Perot Michelson干渉計
国立天文台三鷹キャンパス
注入同期型Nd:YAGレーザー(出力10W)
基線長10mリング型モードクリーナー
基線長300mのファブリ・ペロー光共振器を両腕に配したマイケルソン干渉計

将来の大型計画のための技術開発
実証型検出器としての運用
hrms 〜 3 x 10-21(150Hz〜450Hz)

Bird's view of the site

South End

Center room

Near Mirror 2

Vacuum duct of 300m lengthこれまでのTAMA300の進展
Recombine I

Mode Cleaner
97/4 - 97/12

1995

Project開始1996

施設建設

1997

真空装置設置300m
FP cavity

Mode Cleaner+ 10W Laser
98/1 - 99/1
10W Laser

98/5 - 99/1

300m
FP cavity

1999/8 Data Taking 110hours

One Arm

97/8 - 98/4

1999/9 Data Taking 230hours

10m
Mode Cleaner

Recombine II99/2 - 00/6

TAMA300開発の現状
l 感度の向上I
P ha seg oa l

最高感度 4×10-18 m/√Hzh = 1×10-20 /√Hz

全周波数帯で感度の改善

とくに1kHz以下TAMA300開発の現状(2)l 感度向上のキーポイント
鏡の姿勢(アラインメント)制御系雑音低減
光検出器の改良
アラインメント制御→光路長カップリングの低減
コイルドライバー交換
検出系回路の改良
散乱光対策

アラインメント制御による雑音(1)l雑音のメカニズム〜角度揺れから光路長へのカップリング
光路長の変動ビームスポットのずれアラインメント制御系の4分割光検出器の低雑音化
アラインメント制御用アクチュエータのバランス調整
フィルタによる狭帯域化Displacement Noise [m/Hz 1/2 ]アラインメント制御による雑音(2)1010101010

1999/11/10 のアラインメント雑音
2000/03/16 のアラインメント雑音
2000/03/16 現在の干渉計の雑音-10-12-14-16-18101102Frequency [Hz]103

散乱光対策Telescopeのレンズの軸を傾ける
BeamsplitterのAR coating反射の低減 〜 Diamond Like Carbon板
光検出器からの反射光の低減
Beamsplitter

Telescope

Photodetector

Diamond Like Carbon

散乱光対策(2)Displacement Noise [m/Hz 1/2 ]10-15

1999/10/29
2000/01/21
101010-16-17-1810110210Frequency [Hz]3104

Identified no ise so urcesl 感度を制限する雑音→ 発生個所は識別済

感度の良い周波数帯での雑音源
アラインメント系の雑音 / マイケルソン部の雑音

1/2

Displacement noise [m/Hz ]D isp lacement noise level of T A MA 300 ( M a r c h 1 6 , 2 0 0 0 )1010-8S eis mic nois e-10

M ic hels on pha se n ois e
Align me nt c ontr ol nois e

1010101010-12-14

δ L – displacement noise
Fr equ en cy no iseδ l - c ontro l n oise

-16-18Intens ity n oise
S hot + De tecto r no is e-20

100101231010Frequency [Hz]104510TAMA300開発の現状(3)l 安定度の向上
主干渉計アラインメント制御⇒ 4分割光検出器へのスポットの自動センタリング⇒ 低周波制御ゲインを増加
モードクリーナーアラインメント制御⇒ DT2時約5%の入射光量変動→ 1%以下に減少

マスターレーザーの交換

長時間運転時の干渉計の定常性向上が期待できるこれからのTAMA300の展開
l TAMAプロジェクトの2年間延長
性能の向上を図りつつ、重力波検出器として運用検出器としての性能の向上(高感度化・安定度向上)
能動防振装置の導入

低周波側の感度の改善

鏡懸架装置の改造
データの取得小規模・断続的なrun検出器としてのポテンシャルの確認
観測データから干渉計開発へのフィードバック

月単位の連続run

長時間運転時の検出器の診断・統計
運用体制づくり解析スキーム確立

Schedules
2000/4

2000/7 2000/9

2001/1 2001/3

Observation
Installation & Shakedown of
Active isolator / New Suspension
Observation
Improvement of Sensitivity & Stability
2002/10Observation&Improvement

2002/3

Drastic ChangeofSeismic filter / Optical config.

Summary
TAMA300：
現在、世界で最も感度の高い干渉計型重力波検出器
現在も感度・安定度を改善し続けている
現在の最高感度：
4×10-18 m/√Hz＠600〜1kHz

h = 1×10-20 /√Hz

プロジェクトの2年延長が承認された
近日: 短期観測の予定

検出器の性能のチェック

2ヶ月程度の本格観測を数回
引き続き高感度化および観測準備をすすめてゆく