Record d’absorption pour le saphir
World record in sapphire absorption
Le saphir est déjà utilisé aujourd’hui dans le détecteur à ondes gravitationnelles cryogénique japonais KAGRA. Bien que prometteur sur papier, certains problèmes quant à son utilisation en tant que substrat subsistent encore, notamment concernant son absorption optique a 1064 nm. Une absorption optique trop forte mène a une réduction de la puissance du laser pour éviter d’introduire plus de chaleur dans le miroir que ce qui peut être extrait. Cependant, une puissance de laser plus faible augmente le bruit quantique, ce qui réduit la sensibilité totale du détecteur.
Dans cette publication, les auteurs ont obtenu une absorption record de 11ppm/cm et démontrent la possibilité de produire du saphir avec des absorptions de moins de 50 ppm/cm de manière contrôlée et répétée, ainsi que l’origine de cette absorption.
World record in sapphire absorption
Teo Aventin, Abdeldjelil Nehari, Christophe Dujardin, Gianpetro Cagnoli, Kheirreddine Lebbou (Luminescence and Soprano teams), in collaboration with colleagues from Lyon, published an article entitled " Enabling cryogenic gravitational waves detectors: growth of sapphire crystals with record low absorption in the near infrared " in the CrystEngComm journal.Sapphire is already in use today in the Japanese KAGRA cryogenic gravitational wave detectors. While promising on paper, some problems with the use of sapphire substrates have been highlighted, most notably its optical absorption at 1064 nm. A higher optical absorption means reducing the laser power to avoid introducing excess heat than can’t be extracted from the mirrors while maintaining the mirror nominal temperature. However, a lower laser power increases the quantum noise, leading to an overall reduction in the detector sensitivity.
In this paper, the authors obtained a record absorption of 11ppm/cm and demonstrate the feasibility of producing sapphire with absorptions of less than 50ppm/cm in a controlled and repeated manner, as well as the investigation of the origin of this absorption.
