PQRS4TUVWXTAMA300
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8LBM,NOBTAMA CollaborationKThis Talk
●干渉計型重力波検出器TAMA300●低周波防振装置SAS
現在Test massのひとつにインストールを進めている⇒腕共振器の制御ができるようになった●SASで期待される効果
アラインメント雑音の低減⇒ SASで測定された鏡の角度ゆらぎから、アラインメント雑音の低減を見積もった

Noise hunting(DC~200Hz)(DC~20Hz)(20Hz~200Hz)(~(200Hz~2kHz))(2kHz~50kHz)(50kHz~)Noise hunting(DC~200Hz)(DC~20Hz)((20Hz~200Hz)
Recycled Michelson
Dark Port
Photo Detector(200Hz~2kHz))
Signal Whitening-Dewhitening~Oscillator Phase/Amplitude noise(2kHz~50kHz)(50kHz~)Noise hunting(DC~200Hz)(DC~20Hz)(20Hz~200Hz)

SAS (Seismic Attenuation System)(~(200Hz~2kHz))(2kHz~50kHz)(50kHz~)Alignment noise{¨[©ª«¬*­2¢®¦¯°±²³´µ¶¬·¸¹ ©ª«¬°*­2¢¢º»¬·¼½¾*­2¢{s ¿s [ÀÁHÂÃs Ä*­2¢Å¶!?
¹ ÆÇ~v(100Hz~)ÈÉÄÊl¦[ÄÃ¨[©ª°ËÌÍ¬Î¸ÏÐoÑ¦ÒÓÔÕÖR©ª°«µ»¬Reduction of alignment noise{s [|Å1. ®¦¯[±²³´µ[¶¬×Åµ¹ 0.1mm[ØªÄ£Ù»¬·¸ / \Ú[ÛÜ2. Êl¦[¥Ýq×Þß¹ \Úàá¼·¸©ªÊl¦: Wave Front Sensingâ¹ 100HzÄ¤¥Ýq(5x10-13rad/Hz-1/2)3~10ãä¸
3. ©ªoÑ¦ÒÓÔÕ×~vÛ¼Ã }UÄ¼Î¸¾å
¹ ¨[©ª¢æ´µÃ6çèéÎ~v°ê½
¹ \Úë ~v10Hz / 90Hz 4ìÓíî¦ïLPF\Ú[s ¥Ýq
dxalign = 10-3/f6 m/Hz1/2¹ð~10-16 m/Hz1/2 @150Hz¹ð10-19 m/Hz1/2 ½Ä1000ã|Å¼Ï¸Current alignment servo

Magnitude{ \Úàá¼·¸s [openloopćĈÀ10Mechanical pole: 1~2Hz2

zero: 6.6Hz

100
UGF=10Hz10-2--- Pitch--- Yaw

10-4-11090Hz 4th LPF
pole: 100Hz

f-60

10

110210Phase [deg]Frequency [Hz]18012060
0-60-120-180

Phase Margin31~34deg

~v10Hz / ûüÖĉ30degĊ90HzìÓíî¦ïLPF×àá  ÆÇ~vÄf-6310

Current alignment servo{ ċ / Č[s «¬ïčÕqAngular Fluctuation [rad/Hz1/2]

10 -5Controlled--- Pitch--- Yaw

10 -6

10Uncontrolled--- Pitch--- Yaw-7

10 -810 -910 -10 -2
10-1

10011010Frequency [Hz]210RMSĆ: Pitch 1.8Ďrad -> 0.3Ďrad
Yaw 1.8Ďrad -> 0.5Ďrad

310½Ä

Alignment Fluctuation of SAS
Angular Fluctuation [rad/Hz1/2] or RMS [rad] SAS
1010101010101010

()-3

RMS67:
PSD-4-5(10mHz-100Hz)

RMS

Pitch 2.08radYaw 758rad

Pitch --Yaw ----6-7-8-9-1010-2

10-1100101102RMS(Yaw) !"#$%&'()*)+,-./012345

Frequency [Hz]

New alignment servo
Magnitude 0.18rad9:;<=>9?@Resonant Gain

104

Mechanicalpole: 3Hz UGF

10210010-2

Mechanicalpole: 0.7Hz--- Pitch--- Yaw

10-4-2

10-1

10UGF
3Hz
0105Hz45Hz 4th LPF
pole: 50Hz

27Hz 4th LPF
pole: 30Hz

f-6
f-6

110

Phase [deg]Frequency [Hz]18012060
0-60-120-180
Phase Margin

30~32deg,-5Hz(P)/3Hz(Y) / ABCD30degE
45Hz(P)/27Hz(Y) 4FGHILPF9JK

210Expected performance L&'()*)+IMN+O9PAngular Fluctuation [rad/HZ1/2]

10 -3
10Pitch3Hz
9ST U,-5HzVW-4

10 -5

Controlled(Calculation)--- Pitch--- Yaw

10 -6

Uncontrolled--- Pitch--- Yaw

10 -7
10 -8
10 -9
10 -10-2
10

RMS67:(10mHz~1kHz)

-1

100

10110Pitch 2.08rad -> 1.08radYaw 75 8rad -> 1.08rad2

10Frequency [Hz]QPR

Expected performance
-14

10

From
Pitch

Alignment noise

1/2

Displacement noise [m/Hz ]-15

10TAMA300
sensitivity

FromYaw

-16

10-17

10-18

10

Theoreticalnoise limit

-19

10-20

101102345 6 7 82345 6 7 810310Frequency [Hz]2345 6 7 8410

Discussion●1~3HzのPitch揺れ
制御帯域を5Hzまでしか下げることができない。
●かなりテクニカルなフィルタを使用する(特にYaw)
非定常な入力に対する過渡特性が悪くなる懸念⇒ Pitch/Yawともさらなる安定化が必要
機械系の改良・Test mass制御と独立な制御での抑圧●Wave Front Sensorの信号と光てこの信号同じスペクトルになるかどうか自明ではない。
- WFS系自体の雑音
電気雑音・WFS検出系でのジッターとのカップリング- 入射ビームジッター
光てこはローカルな測定であり、入射光軸の揺れの影響が考慮されない

Conclusion●レーザー干渉計型重力波検出器TAMA300
雑音低減実験
●SASによるアラインメント雑音低減の見積もり
残留RMS振幅0.1uradを目標にサーボ系設計
Pitch 帯域5Hz 期待される雑音低減2桁
Yaw
帯域3Hz 期待される雑音低減3桁●SASメカ改良もしくは制御改良
Pitch 1-3Hzの振動をなくす
Yaw
低周波のピークのダンプ