A direct measurement of the mirror thermal noise

Paolo AmicoUniversità degli studi di Perugia and INFN sez. Perugia

ILIAS -

GW

Meeting,

11 -12

May

2004

Definisco invece attive quelle tecniche che sono basate sull’applicazione retroattiva di una forza direttamente sullo specchio per modificarne proprietà meccaniche e termodinamiche, possibilmente con una riduzione di rumore termico. Per applicare una retroazione è ovviamente necessario avere

una misura diretta del rumore termico del sistema in esame. Poiché vogliamo studiare il rumore termico di specchio in una cavità F.P. dovremo riuscire a misurare direttamente il suo rumore

termico.

Definisco invece attive quelle tecniche che sono basate sull’applicazione retroattiva di una forza direttamente sullo specchio per modificarne proprietà meccaniche e termodinamiche, possibilmente con una riduzione di rumore termico. Per applicare una retroazione è ovviamente necessario avere

una misura diretta del rumore termico del sistema in esame. Poiché vogliamo studiare il rumore termico di specchio in una cavità F.P. dovremo riuscire a misurare direttamente il suo rumore

termico.

Thermal noise of a commercial mirror (d=12.7mm, h=6.35mm)

Direct measurement of the mirror thermal noise

Nd-Yag

X

1064 nm

P=10-6 mbar

Electro-optic modulator

/2

TelescopePicomotor

Picomotor

12.5MHz

Pbs

/4

Input mirror

Output mirror

-0.05 0.00 0.05 0.10 0.15

-0.40

-0.35

-0.30

segnale d'errore

[S]

-8

-4

0

4

8

Fattore di calibrazione: 1 V/Hz

[Vol

t]

segnale di seconda modulazione

m=12.5MHz

-0.03 -0.02 -0.01 0.00 0.01 0.02 0.03-3.0

-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

[Vol

t]

[S]

Fabry Perot sensitivity curve

Thermal noise of a thin fused silica slab

(h=50microns)

Simulazione lamina

Electrostatic damping of a thermal noise peak

Full mechanical characterization of a cold damped mirrorM. Pinard, PF Cohadon, T.Briant & A.Heidmann,Phys.Rev. A 63, 013808 (2001)

Equivalent temperature

Noise reduction

damping with feedback

Experimental apparatus

Electrostatic damping - Signal in the time domain

Stationary analysis

Rumore in frequenza del laser ≈10-15m/sqrt(Hz)

reference cavity project forlaser frequency stabilisation