Contrôle longitudinal et caractérisation optique du détecteur Virgo - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Locking and optical characterization of the Virgo detector

Contrôle longitudinal et caractérisation optique du détecteur Virgo

Résumé

The Virgo detector aims at direct detection of the gravitational waves emitted by astropysical objects. Essentially, it is a Michelson interferometer with arms constituted by 3 km long Fabry-Perot cavities which use the recycling technique.
To reach the required sensitivity, the instrument must be maintained at its working point using both angular and longitudinal controls. This thesis covers my work on the algorithm implemented in the Global Control to control the four characteristics lengths of the interferometer within a few nanometers, as part of locking process.
To achieves this result, we use the Pound-Drever technique, which provides for an optical cavity a signal sensitive to its length compared to the resonance position. Two algorithms has been tested. The first one is inspired by the algorithm developped by LIGO. We control sequentially the different lengths of Virgo. But, the difference between Virgo and LIGO has been the reason of the failure of this algorithm. The other algorithm brings simulatneously the four lengths on the half fringe of the Michelson interferometer. Our deterministic algorithm brings the instrument to its working point in a few minutes.
Another part of this work deals with in situ measurements of optical parameters critical to an interpretation of the behaviour of the instrument. These allowed us to tune the Virgo simulation and prepare the lock acquisition algorithm.
Finally, we will interest on the coupling between the angular control and the longitudinal control techniques. We show the mechanism and we evaluate his impact on the locking of Virgo.
Le détecteur Virgo est constitué d'un interféromètre de Michelson avec des cavités Fabry-Perot de 3 km de long dans les bras et utilise la technique de recyclage de puissance. Il a pour but la détection directe des ondes gravitationnelles émises par des sources astrophysiques.
Pour atteindre sa sensibilité, Virgo doit être emmené à son point de fonctionnement par des asservissements tant longitudinaux qu'angulaires. Pour cela, nous avons mis en place un algorithme de contrôle longitudinal ("lock") qui partant d'un interféromètre libre l'emmène à son point de fonctionnement. Pour arriver à ce résultat, nous utilisons la technique de Pound-Drever qui nous permet d'avoir un signal sensible à la variation de la position d'une cavité optique par rapport à la résonance.
Nous avons developpé deux algorithmes. Le premier s'inspire de celui utilisé par la collaboration LIGO. Nous arrivons au point de fonctionnement en contrôlant successivement les quatres longueurs caractéristiques de Virgo. L'application de cet algorithme sur l'instrument s'est soldé par un échec dont les causes sont liées aux différences entre Virgo et LIGO. Le deuxième algorithme nous permet de contrôler simultanément ces quatres longueurs en étant sur la mi frange de l'interféromètre de Michelson. Nous emmenons ensuite l'interféromètre en quelques minutes à son point de fonctionnement de manière déterministe.
Une autre partie de la thèse consiste en la mesure in situ des paramètres optiques nécessaires à la compréhension de l'instrument. Ceci nous a permis à la fois de faire accorder la simulation avec les données et de préparer l'algorithme d'acquisition du lock de Virgo.
Enfin, nous nous intéressons à l'impact de la technique d'Anderson utilisée pour le contrôle angulaire des miroirs sur le contrôle longitudinal des cavités optiques. Nous en montrons le mécanisme et évaluons son impact sur le lock de Virgo.
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Dates et versions

tel-00012159 , version 1 (18-04-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00012159 , version 1

Citer

Stephane Kreckelbergh. Contrôle longitudinal et caractérisation optique du détecteur Virgo. Cosmologie et astrophysique extra-galactique [astro-ph.CO]. Université Paris Sud - Paris XI, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00012159⟩
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