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R&D autour de LISA Projets à court et long terme à lAPC Hubert Halloin APC.

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1 R&D autour de LISA Projets à court et long terme à lAPC Hubert Halloin APC

2 Hubert HalloinRéunion LISA-France mai Que tester en laboratoire ? n Reconstitution de la mesure interférométrique (à lexclusion des masses inertielles) n Interface entre mesures physiques et méthodes danalyse –Quelles technologies optiques/électroniques adaptées lextraction des signaux ? –Pertinence des exigences techniques actuelles (bruits, stabilisation, etc.) n Banc de test représentatif en laboratoire –Support pour le développement technique national et européen des éléments de LISA –Interaction simulation-expérience (bruits, performances,…) –Performances « réalistes » : algorithmes de traitement (TDI !), bruits, biais, etc. –Contrôle/versatilité des conditions dexpérimentation

3 Hubert HalloinRéunion LISA-France mai Etapes de développement n 3 étapes majeures : –Stabilisation et caractérisation des bruits laser (et optiques), validité des méthodes dinterpolation pour TDI –Définition et développement dinstruments de mesure adaptés (phasemètre) –Banc de mesures représentatif de LISA (3 lasers, retards variables, phasemètres réalistes,…) Court terme Mi Moyen terme Fin 2007 Long terme 2008

4 Hubert HalloinRéunion LISA-France mai Stabilisation laser : objectifs n Nécessité de stabiliser (fréquence et amplitude) les lasers –échantillonnage (i.e interpolation) incertitude des retards f~30 Hz/Hz n Technique envisagée : stabilisation sur raie dabsorption –Référence absolue (pas de dérive à long terme, facilite le verrouillage entre deux stations). –Technique déjà testée et prometteuse pour LISA : expériences menées à lOCA (A. Brillet, L. Mondin) –Quelques pistes damélioration des performances –Support du CNES n Caractérisation du bruit laser ( simulateur) n Filtrage (analogique) adapté et échantillonnage (~1Hz) n Evaluation des méthodes dinterpolation ( simulateur) n Planning envisagé : –Pré-design et commandes : fin 2006 –1 ères mesures: début 2007 –Evaluation des perf. : 1 er semestre 2007

5 Hubert HalloinRéunion LISA-France mai Stabilisation laser : réalisation envisagée n Développements supplémentaires possibles : –Stabilisation en puissance à très basse fréquence (10 -4 – 1 Hz) –Stabilisation en température ? –Cloche à vide (turbulences) –Iode, acétylène ? –… Cuve à Iode λ=532nm AOM Laser 1Vers électronique de contrôle du laser 1 λ=1064nm Stabilisation laser MHz Signal à 20 MHz + bruits des lasers Cuve à Iode λ=532nm AOM Laser 2 Vers électronique de contrôle du laser 2 λ=1064nm Stabilisation laser 2 80 MHz Fin 2006 – Mi 2007

6 Hubert HalloinRéunion LISA-France mai R&D phasemètre : position du problème n Perturbations du battement hétérodyne : –Décalage Doppler : variation lente (1 an) de la fréquence ( 25 Mhz sur 1 an, dépend de lorbite) –Contraste/puissance faible (faisceau distant ~70pW) n Le phasemètre doit : –Filtrer les composantes HF –Conditionner et échantillonner le signal à ~1Hz –Permettre la reconstitution de la phase à ~10 -6 (variations BF : 0,1mHz à 0,1Hz)

7 Hubert HalloinRéunion LISA-France mai R&D phasemètre : études et réalisation n Pré-études (théoriques) menées par E. Plagnol, P. Prat et M. Abbès –Choix technologique à tester/valider (passage par zéro, transf. de Fourier mono-canal, mélangeur ?) –Modélisation (transf. en Z, Laplace, etc.) –Simulations numériques (effet de quantification, instabilités, précisions, etc…) n Réalisation pratique –Première réalisation en cours (M. Abbès : transf. de Fourier) –Réalisation/tests du (des) prototype(s) prévus 1 er semestre 2007 –Choix et finalisation du phasemètre : mi à fin 2007

8 Hubert HalloinRéunion LISA-France mai LISA en laboratoire : objectifs n Reconstitution représentative du signal interférométrique : –Retard de propagation des bruits (16 s !) –Perturbations fréquentielles (Doppler, Sagnac, etc.) –Simulation dun signal gravitationnel ? –Algorithme(s) de traitement (TDI) : performances effectives, comparaison avec les simulations numériques. n Mise à disposition pour le test déquipements et méthodes : –Phasemètres –USO –TDI ranging –Arm locking –… LISA … … en laboratoire

9 9 LISA en laboratoire : une première idée n Schéma de principe à préciser/quantifier n Continuité des techniques précédentes (stab, -mètre) + R&D (verrouillage, retards) n Design et mise en place envisagés à partir de fin 2007 (2008) Laser 1 stabilisé AOM Laser réf. stabilisé AOM mètre d/dt + 80MHz Verrouillage en phase Verrouillage laser 2 Verrouillage laser 3 AOM Générateur de bruit basse fréq. (stat. réaliste) Retards numériques 12 16s 13 16s 12 0s 13 0s L2 local L3 local L2 retardé L3 retardé Retards simulés des bruits L1 local L1 distant

10 Hubert HalloinRéunion LISA-France mai Conclusions n Projet ambitieux, planning serré (implication récente de la France dans LISA) n 3 phases majeures : –Stabilisation et caractérisation des bruits laser ( 1 er semestre 2007) –Développement dun phasemètre réaliste (courant 2007) –Banc de test complet (à partir de fin …) n Opportunité dapporter une contribution significative à la R&D LISA n Développement instrumental combiné aux simulations numériques : particularité (avantage ?) à renforcer n Nécessité dacquérir des moyens et compétences adéquates (pas dexpérience antérieure de lAPC en optique …) n Toutes les collaborations bienvenues au sein de LISA-France …


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