2010

Einbau der Quetschlichtquelle bei GEO600

Das Schrotrauschen der Photonen begrenzt die Empfindlichkeit von interferometrischen Gravitationswellen-Detektoren. Das Verhältnis von Signal zu Schrotrauschen kann durch "Quetschen" des Schrotrauschens verbessert werden, wie von Caves 1981 vorgeschlagen. Um das Schrotrauschen in einem Michelsoninterferometer zu quetschen, das nahe am dunklen Ausgang arbeitet, müssen gequetschte Vakuumzustände des Lichtfelds am Interferometerausgang eingespeist werden.

Im Labor liegt das erreichte Quetschlichtniveau im Messbereich zwischen 10 Hz und 10 kHz um mehr als 8 dB unter dem Schrotrauschen. Bei mehreren Frequenzen beträgt das Quetschen bis zu 9 dB. Nach unserer Kenntnis ist dies der höchste bisher gemessene Quetschwert im Audiofrequenz-Bereich. Darüber hinaus stellt dies einen der höchsten je gemessenen Quetschwerte dar. Das entsprechende Antiquetschnivau liegt über die gesamte Bandbreite um 14 dB über dem Schrotrauschniveau. Aus diesen Messungen kann ein optischer Gesamtverlust von etwa 10 % des gequetschten Laserfeldes hergeleitet werden. Dieser Verlustwert schließt die Homodyn-Nachweiseffizienz von etwa 95 % mit ein. 

Die nächste Verbesserung des Gravitationswellen-Detektors GEO600 besteht demnach im Einbau einer Quetschlichtquelle. Wenn die gequetschten Zustände direkt in den Signalausgang von GEO600 geschickt werden, kann der diagnostische Homodyn-Verlust abgezogen werden. Wir haben die zusätzlichen optischen Verluste für das gequetschte Lichtfeld abgeschätzt, das in GEO600 eingespeist wird, und kommen zu der Schlussfolgerung, dass eine nichtklassische Verbesserung der Detektorempfindlichkeit um 6 dB im schrotrauschbegrenzten Bereich möglich sein sollte. Nach einem Langzeittest wurde die Quetschlichtquelle während des Sommers 2010 in GEO600 eingebaut.