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\begin{document}
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{\bf \Large 要旨}
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\end{center}
\par 人類初の重力波の直接検出がなされた現在、重力波でしか得られないような天文学的・宇宙論的情報をさらに豊富に得るため、また強重力における重力理論の検証を行うため、重力波検出器の感度や安定度を向上させる研究が求められている。現在の主流の検出器は干渉計型重力波検出器と呼ばれ、Michelson干渉計を基本としたレーザー干渉計によって鏡間の距離の変化を測ることで重力波を検出する手法を採っているため、干渉計型重力波検出器の感度や安定度にはレーザー光と鏡の光学機械相互作用が密接に関わっている。具体的には、電磁場の量子揺らぎと鏡の運動の相互作用を正しく記述することで理解される量子雑音は、地球上の大型検出器においてほとんどの観測周波数帯で設計感度を制限し、光の輻射圧によって生じるSidles--Sigg効果と呼ばれるトルクは、鏡の姿勢に不安定性を引き起こし、鏡の基材の弾性モードが光学機械相互作用で増幅されてしまうパラメトリック不安定性は、高パワーのレーザー光の使用を困難にし感度向上を妨げる。

そこで本研究では干渉計型重力波検出器における光学機械相互作用をより良く理解するために、光共振器における一般の光の空間モードと一般の鏡の運動モードに対して記述し、さらにこの一般論を具体的な現象に適用することで干渉計型重力波検出器の量子雑音、Sidles--Sigg効果、パラメトリック不安定性を再導出し、これらの現象に統一的な見方を与えた。またこの統一的な見方を利用して、鏡の回転運動の測定の量子雑音や鏡の弾性モードの測定の量子雑音、光の高次空間モードの量子揺らぎのポンデロモーティブスクイージングといったこれまで見過ごされてきた事象を明らかにした。とくに回転運動の測定では、鏡での反射から測定までのGouy位相シフトがホモダイン位相の役割を果たすこと、弾性モードの測定では、光共振器からの反射光の揺らぎが鏡の運動モードの量子揺らぎによって置き換わることがあり、そのような場合には量子雑音が0になりうるという特異な振る舞いをすることを初めて示した。








\end{document}