AdV squeezing: Attività INFN Cascina 8 Settembre In rappresentanza delle Sezioni INFN di GenovaNapoliRoma I Roma IIPadovaPerugia Pisa TIFPA Jean-Pierre.

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1 AdV squeezing: Attività INFN Cascina 8 Settembre 2016 1 In rappresentanza delle Sezioni INFN di GenovaNapoliRoma I Roma IIPadovaPerugia Pisa TIFPA Jean-Pierre Zendri

2 Attività 2016 sullo squeezing a Cascina  L’attività 2016 è finalizzata alla costruzione a Cascina di uno squeezer in aria che si avvicini più possibile alle richieste: 12 dB of squeezing in banda audio 2 Cascina 8 settembre 2016 Inizio attività Settembre 2015Stato attività Settembre 2016

3 The 1500W optical layout Green Line SHG+MZ+MC532 Homodyne line MC1064+ homodyne SHG Cavity Mach Zhender MC532 MC1064 Homodyne OPO Line OPO cavity Other OPLL, electronics OPO cavity 3 Cascina 8 Settembre 2016

4 Generazione di seconda armonica in cavità 4 Cascina 8 Settembre 2016 La stabilità in potenza del verde prodotto è condizionata dalla stabilità del laser IR (ordine 5% sulla giornata). Ề quindi richiesto un sistema di stabilizzazione del verde. Raggiunto l’obiettivo di produrre stabilmente almeno 100 mW di verde Cavità emilitica, cristallo PPKTP termalizzato al mKEfficienza di conversione fino al 95%

5 Stabilizzazione in potenza del verde 5Cascina 8 Settembre 2016 La stabilizzazione in potenza del verde è stata realizzata con un interferometro Mach Zehnder sbilanciato La trasmittività del beam splitter è T p :10% T s :1% PZT Potenza all’uscita del MZ (in Loop) Raggiunto l’obiettivo di stabilizzare la potenza al 1%

6 Il Mode Cleaner verde MC532 Triangular cavity: Finesse 600 FSR 514 MHz Optical path length 582 mm Invar 99.5% 99.98% 271 mm 6 Cascina 8 Settembre 2016 Il mode cleaner verde è stato installato nel tavolo ottico ed agganciato in frequenza al verde

7 Rivelazione omodina Self substraction scheme. Fotodiodi con quantum efficiency >99% (MIUR) 7Cascina 8 Settembre 2016  Installata ed agganciata la cavità mode cleaner MC1064  Elettronica installata e testata a bassa frequenza Sopra i 500 Hz raggiunto l’obiettivo di sensibilità (noise floor 15-20 dB sotto limite shot) Canale differenziale. CMR 80 dB

8 La cavità OPO  I cristalli PPKTP superpolished con coating LMA sono arrivati con considerevole ritardo.  Una volta montati i cristalli sono risultati estremamente fragili.  Attualmente si sta valutando la fattibilità di una modifica del set-up per compensare eventuali difetti di lavorazione del cristallo e renderlo meno suscettibile a rotture.  Per il momento si procedere con una cavità spare dotata di cristallo PPKTP non superpolished. LCLC 8Cascina 8 Settembre 2016 Ề urgente l’acquisto di nuovi cristalli PPKTP Foto al microscopio del cristallo rotto Cristallo Nuovo

9 Cavità OPO lavoro in corso 9 Cascina 8 Settembre 2016 Agganciata la cavità al laser AUX1 per controllo lunghezza Realizzato OPLL con offset tra main laser e AUX-1 Allineamento e preparazione del fascio bright con l’OPO Iniezione luce verde in cavità (in corso) 1. Ottimizzazione contrasto omodina con fascio bright e misura potenza soglia 2. Prima misura luce squeezed 3. Stabilizzazione ellisse di squeezing (Coherent Control Loop)

10 Utilizzo degli ADC/DAC di SAT  I nuovi ADC/DAC (24 bit 320 kHz) sviluppati per SAT sono stati impiegati per gestire i servoloop finora sviluppati. 10Cascina 8 Settembre 2016  Controllo remoto del sistema di locking  Sviluppato sistema di autolocking gerarchico

11 Utilizzo degli ADC/DAC di SAT  Gli ADC/DAC permettono anche una veloce caratterizzaione del sistema per ottimizzare i loop -Misura della open loop transfer function del MC1064 11Cascina 8 Settembre 2016 white Noise DAC ADC DAC ADC Misura segnale di errore

12 Altra elettronica sviluppata 12Cascina 8 Settembre 2016 PPKTP Temp controler HV driver (EGO)PLLDDSRF-amp Amplificatore rf fotodiodi

13 Direct Digital Synthetizer (DDS) Almeno 12 canali rf richiesti Cascina 8 settembre 2016 13 Realizzata scheda programmabile con 4 canali (AD9910 14 bit Gs/s) sinusoidali sincronizzati in frequenza e fase Ampiezza (fino -15÷7 dBm), frequenza (5÷100 MHz), fase relativa selezionabili remotamente (USB o Ethenet) Rumore in fase a 80 MHz 125dBc@100Hz offset 19µrad r.m.s. (BW 0- 100kHz) Prossima versione input digitale fase per Coherent Control

14 Optical Phase Locked Loop  Basato su ADF4002  Da remoto: acceso/spento,paramet ri PID, diagnostica  Autolocking 14Cascina 8 Settembre 2016 Rumore di fase residuo circa 5 mrad-rms come richiesto

15 Compatibilità controlli con i Virgo 15Cascina 8 Settembre 2016  Questa settimana nel laboratorio 1500W è stata installata le conessioni in fibra ottica tra schede DSP (Pisa) ed il data acquisition (LAPP).  Salvare e visualizzare i dati in real-time  Utilizzare i tools sviluppati per Virgo (data display)  Lo sviluppo di un server Tango e dei relativi clients per il controllo slow (DDS,Peltier driver,PLL) e di un’interfaccia Python per l’acquisizione dei dati in DAQ è in fase di realizzazione. Oltre ad utilizzare cavi e connettori standard per Virgo:

16 Attività per concludere il 2016  Stabilizzazione ellisse di squeezing (questa settimana arrivato il laser).  Riduzione rumore acustico inscatolando il banco ottico e l’omodina.  Riduzione rumore dovuto a luce diffusa (realizzare ed installare assorbitori e dumpers (supporto EGO), inscatolare, se possibile usare ottiche superpolished).  Ottimizzazione Loop ed elettronica (fotodiodi).  Integrazione con i controlli di Virgo. 16Cascina 8 Settembre 2016 Il resto dell’anno sarà dedicato all’ottimizzazione dello squeezer in aria

17 Squeezing in AdV 17 Cascina 8 settembre 2016  Lo squeezing diventerà un sub-task di AdV nel 2017.  L’obiettivo è (vision document AdV+) 1. Implementazione dello squeezing frequency independent prima di O3. Orientativamente inizio 2018. 2. Implementazione delle cavità di filtraggio per squeezing frequency dependent. Orientativamente 2022. Di avere uno squeezer operante in vuoto con le caratteristiche richieste entro il 2017 Per la fase 1. si richiede

18 Sviluppo squeezer in vuoto attività 2017 18Cascina 8 Settembre 2016  Infrastrutture  Minitower completa incluse sospensioni controlli, vuoto.  Serie di 4 isolatori di Faraday a basse perdite e da vuoto.  Sviluppo squeezer in vuoto e sistema di iniezione delle sorgenti dal aria a vuoto Iniezione.  Integrazione in Virgo Per limitare il problema della luce diffusa parte del banco di squeezing deve essere sospeso in vuoto INFN

19 Richieste fondi 2017  Ottiche superpolished (26%) necessarie anche per raggiungere i 12 dB dello squeezer in aria - Cristalli PPKTP supepolisehd (urgente) - Ottiche (BS, PBS, specchi..) superpolised non finanziate l’anno scorso 19Cascina 8 Settembre 2016  Squeezer in vuoto (41%): -Supporti ottiche da vuoto -Movimentazioni-motorizzazioni da UHV per steering mirrors,telescopi, specchi cavità -Fibre ottiche vacumm compatible per iniezione sorgenti -Elettronica da vuoto (omodina, fotodiodi..)  Altro(33%): -Nuove schede PCB per coherent Control e fotodiodi -Attrezzature power meter, beam profiler, visore IR -Noise eater laser mephisto (AUX2) Richiesta totale suddivisa su 7 sezioni : Richiesta aggiuntiva(urgente): tavolo ottico 1.5x2.4x0.3 metri 10 k€