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Green Laser Project

Contents

Green Laser Project
1. Optical layout for ALS
  1. Optical layout in PSL room
  2. Mode matching system at POP/POS table
2. Experiment

Optical layout for ALS

Optical layout in PSL room

Optical system for ALS in PSL room

Mode matching system at POP/POS table

モードマッチ光学系リンク

Experiment

PLL system

過去の記録 PLL system

PDH system

2018/01/22

Phase shifterを用いて復調信号の位相を調節してキャビティーをロック

実験レイアウト
結果
- 前回と比べてより安定なロックに成功(時間的にも外乱に対しても)
  - 今後の予定
    - 安定度の定量的な評価
    - 1/31ごろにAOMが届く -> レーザーの周波数でロック

2017/10/04

Common Mode Servoを用いて共振器ロックを試みた。 (AOMがまだ手元にないため共振器のエンドミラーに付いているPZTにフィードバック)

実験レイアウト
1. EOMを用いて32MHzで変調
2. 共振器の反射光をPBSでピックオフ
3. 反射光のsignalを復調
4. MCサーボを通り共振器のエンドミラーのPZTにフィードバック
結果
- 共振器のロックに成功 (ロックした時間はおよそ7分間)
  - 今後の予定
    - Common Mode Servoのアンプやフィルターの設定を煮詰めて安定したロックを目指す。
    - AOMが届き次第、AOMを用いてより本番に近い形で実験を行う。(AOMは1月に納品予定)

Fiber

Fiber関連まとめ (2018/03/28 Greenレビュー用資料)

https://gwdoc.icrr.u-tokyo.ac.jp/cgi-bin/private/DocDB/ShowDocument?docid=8103

Intensity noise (2017/10/11)

Green用のファイバーとして以下の2つについて透過光の強度揺らぎを測定 (測定時間は約12時間)
- 偏波保持シングルモードファイバー (P3-488PM-FC-5)
- Pigtail付き偏波保持シングルモードファイバー (CSF2-532-PM460-APC-SP)

実験レイアウト
結果
補足
- ピグテール付きファイバーは両端をピグテールにするためにFC/APCをアダプタ(ADAFCPM1)で接続
  このアダプターで50%以上のパワーのロスがあり強度揺らぎも大きい...

偏波保持光ファイバー(型番:P3488PMFC2FCAPC) (2017/8/7)

実験方法
- 実験の詳細測定開始時から10分間はクリーンルームのエアフィルターをONにし、残りの10分間でエアフィルターをOFFにし、静かな環境で測定した。さらに透過光に関しては上記の条件に追加で2分間ファイバーを揺らし続けた。透過率は約53％である。
  実験レイアウト1実験レイアウト1.png
  実験レイアウト2実験レイアウト2.png
結果
- ファイバーの入射光量の時間変化(実験レイアウト1)input.jpg
  ファイバーの透過光量の時間変化(実験レイアウト1)output2.jpg
  λ/2の回転角度に対する透過光量の変化(実験レイアウト1)output1.jpg
  λ/2の回転角度に対する入射光,透過光のS偏光,P偏光の割合の変化(実験レイアウト2)polarization.jpg
  S偏光を入れた時のPBSの反射光量の変化(実験レイアウト2)soutput.jpg
  P偏光を入れた時のPBSの透過光量の変化(実験レイアウト2)poutput.jpg
  斜め反抗を入れた時のPBSの透過光量の変化(実験レイアウト2)45output.jpg
- 光ファイバーにはp偏光を入れる予定

Others

PD 感度特性評価 (2017/09/29)

PD(浜ホト、S2386-18L)の532nmにおける感度特性の評価

結果
- 電流-電圧変換に51Ohmの抵抗を使用したことを考慮すると、
  - PD1 0.3298A/W
  - PD2 0.3445A/W
  (スペック値では532nmにおいておよそ0.33A/W)

Beam dump (2017/09/08)

可視光用のビームダンプがIRでも使えるかをチェック

実験方法
1. ビームをダンプに当てたときのダンプ表面を撮影
2. ダンプの反射光を確認
結果
1. 以下の画像参照
2. 反射光は確認できず
  - => 可視光用でも問題なし(今後、定量的に判断できる材料が必要)
IR (Filterあり)

IR (Filterなし)

Green (Filterなし)

ref

PR2光学定盤, http://klog.icrr.u-tokyo.ac.jp/osl/?r=3684

Dichroic steering mirror for POP/GreenX http://klog.icrr.u-tokyo.ac.jp/osl/?r=3760

-  ⇤ ← Revision 25 as of 2017-08-30 14:05:55 → 
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  Editor: KazuyaYokogawa
  Comment:
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+Additions are marked like this.
 Line 3:
-<<TableOfContents(3)>>
+<<TableOfContents(4)>>
 Line 5:
-------
+== Optical layout for ALS ==
 Line 7:
-== Fiber noise measurement ==
+=== Optical layout in PSL room ===
 Line 9:
-=== 偏波保持光ファイバー(型番:P3488PMFC2FCAPC) (2017/8/7) ===

'''実験方法'''

実験の[[attachment:詳細]]

測定開始時から10分間はクリーンルームのエアフィルターをONにし、残りの10分間でエアフィルターをOFFにし、静かな環境で測定した。

さらに透過光に関しては上記の条件に追加で2分間ファイバーを揺らし続けた。透過率は約53％である。
+ [[GreenOpticalSystemPSL|Optical system for ALS in PSL room]]
-Line 20:
+Line 12:
-実験レイアウト1[[attachment:実験レイアウト1.png]]
+=== Mode matching system at POP/POS table ===
-Line 22:
+Line 14:
-実験レイアウト2[[attachment:実験レイアウト2.png]]
+ [[ModeMatch|モードマッチ光学系 リンク]]
-Line 24:
+Line 16:
-'''結果'''
+-----
-Line 26:
+Line 18:
-ファイバーの入射光量の時間変化(実験レイアウト1)[[attachment:input.jpg]]
+== Experiment ==

=== PLL system ===

 過去の記録 [[PLL|PLL system]]

----

=== PDH system ===

||2018/01/22||
  Phase shifterを用いて復調信号の位相を調節してキャビティーをロック

 __実験レイアウト__
   {{attachment:PDHexperiment2.png|PDHlayout2|width="500"}}

 __結果__
  前回と比べてより安定なロックに成功(時間的にも外乱に対しても)
   __今後の予定__
    * 安定度の定量的な評価
    * 1/31ごろにAOMが届く -> レーザーの周波数でロック
  {{attachment:PDHLock2.png|20180122_PDHlock|width="600"}}

||2017/10/04||
  Common Mode Servoを用いて共振器ロックを試みた。
  (AOMがまだ手元にないため共振器のエンドミラーに付いているPZTにフィードバック)

 __実験レイアウト__
  1. EOMを用いて32MHzで変調
  2. 共振器の反射光をPBSでピックオフ
  3. 反射光のsignalを復調
  4. MCサーボを通り共振器のエンドミラーのPZTにフィードバック
  {{attachment:PDHexperiment.png|PDHlayout|width="500"}}

 __結果__
  共振器のロックに成功 (ロックした時間はおよそ7分間)
   __今後の予定__
    * Common Mode Servoのアンプやフィルターの設定を煮詰めて安定したロックを目指す。
    * AOMが届き次第、AOMを用いてより本番に近い形で実験を行う。(AOMは1月に納品予定)
  {{attachment:20171004_PDHlock.png|20171004_PDHlock|width="600"}}
-Line 29:
+Line 60:
-ファイバーの透過光量の時間変化(実験レイアウト1)[[attachment:output2.jpg]]
+----

=== Fiber ===

||Fiber関連まとめ (2018/03/28 Greenレビュー用資料)||
 * https://gwdoc.icrr.u-tokyo.ac.jp/cgi-bin/private/DocDB/ShowDocument?docid=8103
-Line 33:
+Line 69:
-λ/2の回転角度に対する透過光量の変化(実験レイアウト1)[[attachment:output1.jpg]]
+||Intensity noise (2017/10/11)||
  Green用のファイバーとして以下の2つについて透過光の強度揺らぎを測定 (測定時間は約12時間)
   * ''偏波保持シングルモードファイバー (P3-488PM-FC-5)''
   * ''Pigtail付き偏波保持シングルモードファイバー (CSF2-532-PM460-APC-SP)''
-Line 35:
+Line 74:
-λ/2の回転角度に対する入射光,透過光のS偏光,P偏光の割合の変化(実験レイアウト2)[[attachment:polarization.jpg]]
+ __実験レイアウト__
-Line 37:
+Line 76:
-S偏光を入れた時のPBSの反射光量の変化(実験レイアウト2)[[attachment:soutput.jpg]]
+  {{attachment:GrFiberTransLayout1.png|GrFiberTransLayout|width="500"}}
-Line 39:
+Line 78:
-P偏光を入れた時のPBSの透過光量の変化(実験レイアウト2)[[attachment:poutput.jpg]]
+ __結果__
-Line 41:
+Line 80:
-斜め反抗を入れた時のPBSの透過光量の変化(実験レイアウト2)[[attachment:45output.jpg]]
+  {{attachment:GrFiberTrans_171011.png|GrFiberTrans_171011|width="600"}}
-Line 43:
+Line 82:
-'''光ファイバーにはp偏光を入れる予定'''
+ __補足__
-Line 45:
+Line 84:
-------
+  ピグテール付きファイバーは両端をピグテールにするためにFC/APCをアダプタ(ADAFCPM1)で接続
-Line 47:
+Line 86:
-== Mode matching optical system of Green Lock System ==
+  このアダプターで'''50%以上のパワーのロス'''があり強度揺らぎも大きい...
-Line 49:
+Line 88:
-=== Target beam parameter (Y-axis) ===
-Line 51:
+Line 89:
-||<|2>Mirror||<:-2>q-parameter||<:-2>waist radius [mm]||<:-2>beam radius [mm]||
||<:>q,,x,,||<:>q,,y,,||<:>W0,,x,,||<:>W0,,y,,||<:>W,,x,,||<:>W,,y,,||
||SR2 (AR-surface)||1.141436 + 0.026444i||1.145506 + 0.026587i||0.066919||0.067099||2.889234||2.891750||
||SR2 (HR-surface)||1.485931 + 0.040023i||1.488242 + 0.040171i||0.082325||0.082478||3.057627||3.056715||
||SR3 (Input)||12.597431 + 0.040024i||12.599742 + 0.040171i||0.082325||0.082478||25.912690||25.869443||
||BS (HR-surface)||-1017.395806 + 291.640196i||-1017.396204 + 291.640312i||7.027560||7.027562||25.503215||25.503220||
||ITMY (HR-surface)||<-2>-1500 + 774.596669i||<-2>11.452985||<-2>24.961202||
||ETMY (HR-surface)||<-2> 1500 + 774.596669i||<-2>11.452985||<-2>24.961202||
-Line 60:
+Line 90:
-=== Optical system ===
+||偏波保持光ファイバー(型番:P3488PMFC2FCAPC) (2017/8/7)||
 __実験方法__
-Line 62:
+Line 93:
-条件
+  実験の[[attachment:詳細]]
-Line 64:
+Line 95:
-・ ファイバーからの出射光のウエスト半径は350um
+  測定開始時から10分間はクリーンルームのエアフィルターをONにし、残りの10分間でエアフィルターをOFFにし、静かな環境で測定した。
-Line 66:
+Line 97:
-・ SR2 AR-surfaceから定盤までの距離はおよそ2m
+  さらに透過光に関しては上記の条件に追加で2分間ファイバーを揺らし続けた。透過率は約53％である。
-Line 68:
+Line 99:
-{{attachment:SR2後の入射光学系.png|Mode matching optical system (back of SR2)|width="500"}}
+  実験レイアウト1[[attachment:実験レイアウト1.png]]
-Line 70:
+Line 101:
-=== Simulation of Beam parameter using above optical system ===
+  実験レイアウト2[[attachment:実験レイアウト2.png]]
-Line 72:
+Line 103:
-||<|2>Mirror||<-2>q-parameter||<-2>Waist radius [mm]||<-2>Beam radius [mm]||
||qx||qy||W0x||W0y||Wx||Wy||
||Fiber coupler||<-2>0 + 0.723393i||<-2>0.350||<-2>0.350||
||L1 (Input)||<-2>0.095 + 0.723393i||<-2>0.350||<-2>0.353005||
||L1 (Output)||<-2>-0.108744 + 0.016016i||<-2>0.520787||<-2>0.357411||
||L2 (Input)||<-2>0.759744 + 0.016016i||<-2>0.520787||<-2>2.470960||
||L2 (Output)||<-2>-0.699938 + 36.041929i||<-2>2.470500||<-2>2.470966||
||L3 (Input)||<-2>1.324938 + 36.041929i||<-2>2.470500||<-2>2.472169||
||L3 (Output)||<-2>-0.973537 + 0.026516i||<-2>0.670087||<-2>2.461182||
||SR2 (AR)||<-2>1.143463 + 0.026516i||<-2>0.670087||<-2>2.890476||
||ITMy (HR)||-1463.290098 + 730.177686i||-1537.778046 + 823.090006i||11.119753||11.806048||24.904507||25.018072||
||ETMy (HR)||1536.709902 + 730.177686i||1462.221956 + 823.090006i||11.119753||11.806048||25.909775||24.068022||
+ __結果__
-Line 85:
+Line 105:
-=== Beam radius from the fiber coupler to arm cavity ===
+  ファイバーの入射光量の時間変化(実験レイアウト1)[[attachment:input.jpg]]
-Line 87:
+Line 107:
-{{attachment:ビーム径の変化.png|Y-axis Beam radius|width="800"}}
+  ファイバーの透過光量の時間変化(実験レイアウト1)[[attachment:output2.jpg]]

  λ/2の回転角度に対する透過光量の変化(実験レイアウト1)[[attachment:output1.jpg]]

  λ/2の回転角度に対する入射光,透過光のS偏光,P偏光の割合の変化(実験レイアウト2)[[attachment:polarization.jpg]]

  S偏光を入れた時のPBSの反射光量の変化(実験レイアウト2)[[attachment:soutput.jpg]]

  P偏光を入れた時のPBSの透過光量の変化(実験レイアウト2)[[attachment:poutput.jpg]]

  斜め反抗を入れた時のPBSの透過光量の変化(実験レイアウト2)[[attachment:45output.jpg]]

  * 光ファイバーにはp偏光を入れる予定

----

=== Others ===

||PD 感度特性評価 (2017/09/29)||
  PD(浜ホト、S2386-18L)の532nmにおける感度特性の評価

 __結果__
  電流-電圧変換に51Ohmの抵抗を使用したことを考慮すると、
   * PD1 0.3298A/W
   * PD2 0.3445A/W
  (スペック値では532nmにおいておよそ0.33A/W)
  {{attachment:20170929_PD.png|20170929 PD|width="700"}}

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||Beam dump (2017/09/08)||
  可視光用のビームダンプがIRでも使えるかをチェック

 __実験方法__
  1. ビームをダンプに当てたときのダンプ表面を撮影
  2. ダンプの反射光を確認

 __結果__
  1. 以下の画像参照
  2. 反射光は確認できず
   => 可視光用でも問題なし(今後、定量的に判断できる材料が必要)

 '''IR (Filterあり)'''

 {{attachment:IR_Filter.jpg|IR Filter|width="300"}}

 '''IR (Filterなし)'''

 {{attachment:IR.jpg|IR|width="300"}}

 '''Green (Filterなし)'''

 {{attachment:Gr.jpg|Green|width="300"}}

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ref

PR2光学定盤, 
http://klog.icrr.u-tokyo.ac.jp/osl/?r=3684 

Dichroic steering mirror for POP/GreenX 
http://klog.icrr.u-tokyo.ac.jp/osl/?r=3760