Optical and noise studies for Advanced Virgo and filter cavities for quantum noise reduction in gravitational-wave interferometric detectors
Études optiques et de bruit pour Advanced Virgo et cavités de filtrage pour la réduction du bruit quantique dans les détecteurs interférométriques d'ondes gravitationnelles
par Eleonora CAPOCASA sous la direction de Matteo BARSUGLIA et de Raffaele FLAMINIO
Thèse de doctorat en Physique. Physique de l'Univers
ED 560 Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers, Paris

Soutenue le lundi 13 novembre 2017 à Sorbonne Paris Cité

Sujets
  • Bruit de grenaille
  • Capteurs optiques
  • Fabry-Pérot, Interféromètres de
  • Rayonnement gravitationnel
  • Résonateurs optiques
  • Stabilité de fréquence

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Mots clés
Astronomie gravitationnelle, Advanced Virgo, Lumière squeezed dépendante de la fréquence
Resumé
L'astronomie gravitationnelle a débuté en septembre 2015 avec la première détection de la fusion de deux trous noirs par LIGO. Depuis lors, plusieurs fusions de trous noirs et une fusion d'étoiles à neutrons ont été observées. Advanced Virgo a rejoint les deux observatoires LIGO dans la prise de données en août 2017, augmentant fortement les capacités de localisation du réseau. Afin d'exploiter pleinement le potentiel scientifique de ce nouveau domaine, un énorme effort expérimental est nécessaire pour améliorer la sensibilité des interféromètres. Cette thèse, développée dans ce contexte, est composée de deux parties. La première concerne Advanced Virgo : nous avons développé un budget de bruit automatique pour le bruit de fréquence du laser et nous avons effectué des mesures de caractérisation optique pour les cavités de bras kilométriques. Des pertes aller-retour aussi faibles que 80 ppm ont été mesurées. Elles sont parmi les plus basses jamais mesurées avec un faisceau de cette taille. La deuxième partie concerne la conception et le développement d'une cavité de filtrage de 300 m, un prototype pour démontrer la production de lumière squeezing dépendante de la fréquence avec les propriétés nécessaires pour une réduction du bruit quantique à large bande dans KAGRA, Advanced Virgo et Advanced LIGO. Nous avons contribué à la fois aux phases de conception et d'intégration du projet. Nous avons d'abord fait le design optique de la cavité, y compris les spécifications pour l'optique de la cavité et une estimation détaillée des sources de dégradation pour le squeezing. Nous avons donc développé un système de contrôle pour les miroirs, assemblé les suspensions et finalement aligné et mis la cavité en résonance avec la lumière laser