wetzoeker

5 — Context van het technologiedomein thermische deformaties R&D-regeling technologiedomeinen Einstein Telescope

Context van het technologiedomein thermische deformaties

Detectoren van zwaartekrachtgolven gebruiken krachtige laserstralen om de kilometerslange afstand tussen supergepolijste spiegels te meten. Het interferometrische proces vergelijkt twee bundels voor een differentiële meting. Om de interferometer de extreme gevoeligheid te laten bereiken die voor ET wordt beoogd, moeten de optische verliezen in het systeem niveaus van tientallen ppm bereiken en moet het golffront van de hoofdlaser onvervormd blijven om contrastdefecten op een vergelijkbaar niveau te bereiken. Hieronder staat een nadere toelichting.

Delen van het optische systeem in ET kunnen meerdere Megawatt (hierna: MW) continu laservermogen aan. Restabsorptie zorgt ervoor dat de optische testmassa's opwarmen en mechanisch vervormen, wat op zijn beurt leidt tot golffrontvervormingen en hoger optisch verlies door verstrooiing. Om dit effect te beperken, voorzien we een feedbacksysteem met gesloten lus dat continu de kwaliteit van de optische bundel meet en contactloze activering gebruikt om de vervorming van de testmassa's te corrigeren.

Soortgelijke systemen zijn ontwikkeld voor de huidige detectoren LIGO en Virgo, en we kunnen profiteren van ontwikkelingen in adaptieve optica op andere gebieden. We worden echter geconfronteerd met extra uitdagingen die specifiek zijn voor onze toepassingen: de vereiste golffrontnauwkeurigheid voor de hoofdbundel ligt op een niveau waarop gewone golffrontsensoren niet volstaan. Ruimtelijk opgeloste fase- en intensiteitsmetingen bij radiofrequenties en een hoge temporele en ruimtelijke resolutie zijn vereist. Daarnaast vereist de interpretatie van de sensorgegevens een gedetailleerd model van het dynamische gedrag van een complex opto-mechanisch systeem. De stralingsdruk van de laserbundel vormt een sterke elastische koppeling tussen de spiegels, waardoor een zeer complex opto-mechanisch systeem ontstaat dat zich uitstrekt over de gehele 10 km van ET. Zogenaamde parametrische instabiliteiten kunnen zich onder specifieke omstandigheden ontwikkelen en resonanties van de gekoppelde opto-mechanische resonatoren opwekken.

Last but not least hebben we alleen ervaring met contactvrije golffrontcorrectie bij kamertemperatuur, terwijl voor sommige systemen in ET een dergelijke actuatie nodig kan zijn bij of in de buurt van spiegels bij cryogene temperaturen (10K).

Regeling
R&D-regeling technologiedomeinen Einstein Telescope
Soort
Ministeriële regeling
Geldend vanaf
26-10-2024
BWB-id
BWBR0048766
Versie
2024-10-26_0

In de hele regeling · Officiële tekst op wetten.overheid.nl