第 6 章 まとめと今後の課題 81
A.2 RDL の発振・調整方法
今回はCR899-21の調整方法を示すが，CR699-21でも基本的には同じ手順で行う．RDL の内部は図A.1のようになっている．
Pump beam from Millennia Pump
mirror Dye jet Thin
etalon Thick etalon Brewster
plate
Birefringent filter (BRF)
Optical diode
Output coupler
(M4)
Intermediate fold mirror
(M1)
Lower fold mirror (M3) PZT Beam
splitter
Brewster plate Mirror
Reference cavity
Attenuator
Heater
Mirror
Intracavity assembly (ICA)
Upper fold mirror (M5)
Detector
図A.1 RDLの構造
⃝1 Millennia powerを0.20 Wに下げて，ICA，BRF，Brewsterプレート，pumpミラー，
M1をはずす．
⃝2 入射口とoutput側の穴の中心を通るように，RDLの高さを調整する．この時，RDLは しっかりと固定すること！
⃝3 pumpミラーのつまみが可動範囲の中心になるように調整する．
水平方向：ボールがレールの中心になるように合わせる．
垂直方向：図A.2の部分が5〜7 mmになるように合わせる．
RDL
Output side
5~7 mm
図A.2 pumpミラーの垂直方向の目安
⃝4 pumpミラーを入れる．dumperをずらして，図A.3のようにビームが穴と同じラインに なるように水平方向を合わせ，きつく固定する．微調整をつまみで行った後，dumperを 元に戻しておく．
Pump mirror Dumper
Pump beam from Millennia
図A.3 pumpミラーの水平方向の調整
⃝5 M1を入れて，プレートと平行になるように固定する．
⃝6 dye jetを飛ばし，dye jetのセンター付近にビームが当たるようにpumpミラーの垂直方 向を調整する．
⃝7 dye jetの角度を調整する．角度の目安は図A.4に示す通りである．
Dye jet䈱ⷺᐲ䈱⋡
⚕㕙ᚻ೨䈮
⦡⚛䈏㘧䉖䈪䈒䉎
図A.4 dye jetの角度の目安
⃝8 ここから発振調整を行うので，Millennia パワーを5.00 Wに上げておく．M1 の反射を M5の図A.5の位置に当てる．ねじを緩めて大まかに合わせ，微調整は図A.6に示すつま みで行う．
from M1
図A.5 M5の様子（from M1）
Focusing䈭䈱䈪
േ䈎䈘䈭䈇
䈖䈱2䈧䈱䈧䉁䉂䈪 ว䉒䈞䉎
M1
図A.6 M1の微調整
⃝ の反射光をマグネットを通り， の図 の位置に当たるように調整する． の
focusの目安はマグネットの手前で5 mm程度である．
from M5
図A.7 M4の様子（from M5）
⃝10 BRFを入れる．この時，図A.8 のように凹みが12時から1 時の方向にあることを確認 する．
図A.8 BRFの角度
⃝11 M3 の反射光をM5 の反射光と重ねる（図A.9）．M3のfocusの目安はBRFの手前で2 mm程度である．
from M3
from M5
図A.9 M4の様子（from M3 and M5）
⃝12 M4の反射光をM5の上部に当てる（図A.10）．次の手順でM4の垂直方向を大きく動か すので，少し上にしておく．
from M1
from M4
図A.10 M5の様子（from M1 and M4）
⃝13 M4の垂直方向を大きく動かしながらM5の垂直方向を調整して，2，3巡目の蛍光を1巡 目の蛍光に重ねる．この時，M4の水平方向を調整して横に少しずらすと，3巡目の蛍光が 確認しやすい．一瞬でも発振すれば，M4の垂直方向の調整で発振する．発振したら，M4 を調整して出力を最大にする．
⃝14 M5，M3，M4の水平，垂直方向を交互に調整し，ピーキングを行う（図A.11）．
Pump beam
from Millennia M5 M3 M4
Pump beam
from Millennia M5 M3 M4
Horizontal tilt adjust
Horizontal tilt adjust
Vertical tilt adjust
Vertical tilt adjust
Horizontal tilt adjust
Vertical tilt adjust
(a) CR899-21
(b) CR699-21
図A.11 RDLの水平，垂直方向の調整
⃝ の角度の最適化を行う． のカバーとマグネットを外すと の反射が天井 に映る. この反射が一番弱くなるところに合わせ，pumpミラーの調整で出力を最大にす る．⃝14の手順でピーキングを行う．（CR899-21については最大で1.4 W程度）
⃝16 パワーがどうしても上がらない場合はfocusの調整を行う．（基本的にずれることはないの で，極力いじらない．）pumpミラー，M3，M5の順で繰り返し以下の手順でfocusを調整 する．
focusの調整
¶ ³
focusを大きく変えて，パワーを半分程度にする．
⇓
垂直，水平のつまみを調整し，パワーの増減を調べる．
⇓
パワーの増える方向に回す．
µ ´
パワーが最大になったら pumpミラーをdefocus（反時計回りにまわす）し，水平，垂直 方向の調整を行う．さらに，⃝14の手順でピーキングを行う．defocusするのはfocusがき つすぎるとモードが悪くなり，パワーも不安定になってしまうためである．
⃝17 ICAを入れる．これまでの手順でRDL内のビームのパスがかなり変わっているため，発 振しないことが多い．
⃝18 thick etalonの調整を行う．天井に映ったBRFの反射を重ね，エタロンフラッシュさせる
（図A.12）．手順⃝12で発振させ，手順⃝14でパワーを最大にする．
調整後，天井に映った蛍光をビーム3つ分程度ずらす．この時，ずらす方向はどちらでも よい．
䈖䈱2䈧䈱䈧䉁䉂䉕േ䈎䈚䋬 ᄤ䈮ᤋ䈦䈢BRF䈱䉕㊀䈰䉎
ICA output side
図A.12 thick etalonの調整によるエタロンフラッシュ
⃝19 thin etalonの調整を行う．RDLコントローラの THIN ETALONのつまみを反時計回り に最大限回す．図A.13のつまみで再び蛍光を重ねてエタロンフラッシュさせた後，RDL コントローラのTHIN ETALONのつまみを時計回りに1回転半回す．
䈖䈱2䈧䈱䈧䉁䉂䉕േ䈎䈚䋬䉣䉺䊨䊮䊐䊤䉾䉲䊠䈘䈞䉎
ICA input side
Thin etalon䈱⟎䈱⺞ᢛ 䋨േ䈎䈘䈭䈇䋩
図A.13 thin etalonの調整によるエタロンフラッシュ
⃝20 Brewsterプレートを入れる．Brewster角になっていなかったら調整が必要だが，基本的 にはずれない．Brewsterプレートを入れたことにより若干パスが変わっているため，手順
⃝14でピーキングを行う．
⃝21 ICAのピーキングを行う（図A.14）．この調整はエタロンフラッシュの状態では行わない．
どうしてもパワーが上がらない場合にはICAの高さを調整する．ICAの側面の固定ねじ を緩めると，2つのネジで高さを変えることができる．2つのネジは同じだけ回すように 注意する．（一方を360度回転させたら，もう一方も同じ方向に360度回転させる．）この 時，元に戻すために何回転させたか覚えておく．
なお，CR899-21のthick etalonの内部に埃が付着しているため，パワーのロスがある．
B䈱䉂േ䈎䈜
A B
Thick etalon䈱⺞ᢛ Thin etalon Thin etalon䈱⺞ᢛ
ICA䈱㜞䈘⺞ᢛ
A䋬B䉕หᤨ䈮േ䈎䈜
Thick etalon
図A.14 ICAの調整
⃝ の調整
• reference cavityを外し，図A.15のような調整を行う．
normarizingビームについても同様に調整する．なお，reference cavity前のミラーは アルミミラーなので拭かずに，エアブローでクリーニングする．
RDL
䊧䊮䉵䊁䉞䉾䉲䊠䉕䉏䈩ᢔੂ䈘䈞䉎 ਛᔃ䈮䈭䉎䉋䈉䈮⺞ᢛ
RDL output side Normarizing䊎䊷䊛
Reference cavity䉕ᄖ䈜
Normarizing䊎䊷䊛⺞ᢛ 図A.15 reference cavityの調整
• reference cavityを入れる．
この時，ビームが凹面鏡の中心からずれているとスポットが2つ見えるので，reference cavityの4つのつまみを調整して大まかに重ねる．
• RDLコントローラの SCAN CONTROLをINTERNAL にすると，図A.16のよう に干渉縞が見える．
この干渉縞はビームが凹面鏡の中心からずれているほど数が多い．まず，ネジ A，B を調整して縞の数を減らし，ネジC，Dでも同様の操作を行う．
A
C D
B
ಳ㕙㏜䈪䊎䊷䊛䉕䈕䉎䈫 ಽ䈎䉍䉇䈜䈇
図A.16 reference cavityの調整
• ディテクタを取り付ける．
また，RDLコントローラのセッティングは以下のようにしておく．
DISPLAY：REFERENCE CAVITY OPE MODE：ZERO SERVO
SCAN CONT：INTERNAL（29.99 GHz）
オシロスコープはX-Y表示にして，XにRDLコントローラのHORIZONTAL OUT， YにVERTICAL OUTを繋ぐ．
すると，図A.17(a)のような波形が見えるので，ネジA，Bを調整してピークの高さ が一番大きくなるようにする．ネジC，Dでも同様の操作を行う．それからネジD（4 つのネジのどれか一つ）を調整して，図A.17(b)のようにピークの高さを揃える．
さらに，ディテクタのアッテネータ（粗調整）とRDLコントローラのLEVEL SET
（微調整）を調整し，各モードのピークの値が5 Vになるようにする．
また，オシロスコープ上に5本のモードが表示されていることを確認する．これが5 本よりも多い，あるいは少ない場合はSCAN CALを調整する．
䊈䉳
D䉕
⺞ᢛ
(a) (b)
1 V 2 V
5 V
図A.17 オシロスコープの表示
付録 B
気体分子運動論
B.1 Doppler 分布幅
気体分子運動論によると気体分子の速度分布はMaxwell-Boltzman分布をしており，
F(vx, vy, vz)dvxdvydvz =
µ m 2πkBT
¶3/2
exp µ
− mv2 2kBT
¶
dvxdvydvz (B.1) で与えられる．
x 方向の成分については，
F(vx) =
µ m 2πkBT
¶1/2
exp µ
− mv2x 2kBT
¶
(B.2) と表される．F(vx)のピークの値の半分となるvxを求めると，以下のようになる．
exp µ
− mvx2 2kBT
¶
= 1 2 mv2x
2kBT = ln 2 ..
. vx =±
µ2kBT ln 2 m
¶1/2
ここで，mは気体分子1個の質量を表しているので，分子量を M とすると，
m= M ×10−3 NA
[kg]
である．
よって，F(vx)の半値全幅は
∆vx = 2
µ2kBTln 2 m
¶1/2
=
µ8NAkBT ln 2 M ×10−3
¶1/2
(B.3) となる．すると，Doppler分布幅は
σD =k∆vx
= 2π× ∆vx
λ (B.4)
を計算することで求められる．