論文の概要: Theoretical Detailed Analyses for DC readout and a Fabri-Pérot gravitational-wave detector

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.11098v1
• Date: Thu, 14 Aug 2025 22:24:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-18 14:51:23.68803
• Title: Theoretical Detailed Analyses for DC readout and a Fabri-Pérot gravitational-wave detector
• Title（参考訳）: 直流リードアウトとFabri-Pérot重力波検出器の理論的詳細解析
• Authors: Kouji Nakamura,
• Abstract要約: 鏡運動の初期条件は振り子の基本周波数を中心に集中していることが実証された。 理想的には、高周波数域におけるレーザーのショットノイズは、射出レーザパワーが増大しても減少するというコンセンサスがあるが、得られたノイズスペクトル密度は、射出レーザパワーが上昇してもショットノイズが減少しないことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The quantum expectation value and the stationary noise spectral density for a Fabri-P\'erot gravitational-wave detector with a DC readout scheme are discussed in detail only through the quantum electrodynamics of lasers and the Heisenberg equations of mirrors' motion. We demonstrate that the initial conditions of the mirrors' motion concentrate around the fundamental frequency of the pendulum and are not related to the frequency range of our interest. Although in the ideal case, there is a consensus that the shot noise for the laser in the high-frequency range in the signal-referred noise spectral density decreases if the injected laser power is increased, our obtained noise spectral density shows that the shot noise does not decrease even if the injected laser power is increased. This is due to the leakage of the classical radiation pressure forces from the classical carrier field to the output port, and the classical carrier field is used as the reference in the DC readout scheme. Since the classical radiation pressure forces affect the mirror motion as a classical constant force, this classical constant force changes the equilibrium point of the pendulum of mirrors' motion. To recover the ideal case, we must consider adjusting the interferometer's tuning point to place the mirrors in equilibrium points. We investigate the case where the equilibrium tuning is incomplete and show that the behavior of the above shot noise is due to this incompleteness. We also discuss the maximal deviation of the mirror displacements from the equilibrium point in the incomplete tuning to recover the near ideal case.
• Abstract（参考訳）: 直流読み出し方式を持つファブリ・ペロト重力波検出器の量子期待値と定常雑音スペクトル密度は、レーザの量子電磁力学と鏡運動のハイゼンベルク方程式を通してのみ詳細に論じる。 鏡運動の初期条件は振り子の基本周波数を中心に集中しており、我々の関心の周波数範囲とは無関係であることを示す。 理想的には、信号参照雑音スペクトル密度の高周波域におけるレーザのショットノイズは、照射されたレーザパワーが増大しても減少するというコンセンサスがあるが、得られたノイズスペクトル密度は、照射されたレーザーパワーが上昇してもショットノイズが減少しないことを示す。 これは、古典的キャリアフィールドから出力ポートへの古典的放射圧力の漏洩によるものであり、古典的キャリアフィールドはDCリードアウト方式の参照として使用される。 古典的な放射圧力はミラー運動に古典的な定数力として影響するため、この古典的な定数力はミラー運動の振り子の平衡点を変化させる。 理想的なケースを回復するためには、干渉計のチューニングポイントを調整し、ミラーを平衡点に配置する必要がある。 平衡チューニングが不完全である場合について検討し、上記のショットノイズの挙動がこの不完全性に起因することを示す。 また,不完全調律における平衡点からの鏡面変位の最大偏差について考察し,近似理想的な場合を復元する。

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