Le mystère de la cavité de filtrage polluée d’Advanced Virgo

Solving the mystery of Virgo’s contaminated OMC

Valérie Martinez (g-MAG et équipe Soprano) en collaboration avec les collègues de Lyon et d’Annecy ont publié un article intitulé "Solving the mystery of Virgo’s contaminated OMC" dans le journal biannuel Ligo Magazine dédié aux travaux de recherches sur les détecteurs des ondes Gravitationnelles (OG).
Valérie Martinez (g-MAG and Soprano team) with colleagues from Lyon and Annecy published an article entitled "Solving the mystery of Virgo’s contaminated OMC" in the journal Ligo Magazine

L’article porte sur une cavité optique de filtrage (Output Mode Cleaner : OMC) du détecteur d’OG Advanced Virgo. Cette cavité est située à la sortie de l'interféromètre et son rôle est de filtrer les bandes latérales qui sont utilisées en amont pour contrôler le détecteur et les distorsions de la forme du faisceau laser principal. Entre Janvier et Septembre 2022, la puissance transmise par cette cavité a chuté de 80% à cause d’un dépôt de surface d’origine inconnue. Cette couche de contamination a des reflets bleutés lorsqu’elle est illuminée en lumière blanche et sa forme oblongue est caractéristique du couvercle en aluminium placé sur la cavité afin de la protéger. L’étude menée par les trois collègues a consisté à analyser par spectroscopie Raman cette contamination et il a été montré que celle-ci a les mêmes signatures spectroscopiques qu’un clamp noir utilisé pour fixer les optiques, situé à environ 12cm en face de la cavité. En Juin 2021, le laser a été dirigé par mégarde sur cette pièce en plastique durant une opération de maintenance et l’a fondu partiellement. Nous pouvons donc supposer que le laser a permis la sublimation du clamp en plastique et une couche mince s’est déposée conduisant à une diminution importante des performances optiques de la cavité. La spectroscopie Raman étant une technique non-destructive, la cavité a ensuite été nettoyée et il est prévu de l’installer prochainement. Durant la période de l’analyse Raman, sa jumelle a été utilisée (malgré des performances optiques moindres) afin de ne pas compromettre la phase de commissioning d’Advanced Virgo.
In this article we hear about one key element of Gravitational Wave (GW) detectors: The Output Mode Cleaner (OMC) cavity. This is located at the output of the interferometer and its role is to filter out the sidebands that are used to control the detector and distortions to the shape of the main laser beam that get introduced by small imperfections in the optical system, so that only the light containing the GW signal is allowed to pass. Between January and September 2022, the laser power transmitted by this OMC decreased by 80%! We found that this performance reduction is due to a surface contamination that looks blue in color when illuminated with white light. It has been analyzed by Raman spectroscopy and it has been shown that the polluted surface has the same spectroscopic signatures as a black clamp used to fix the optics, located about 12cm in front of the cavity. We can then assume that the laser caused the plastic clamp to sublimate, and this gas phase was deposited on the cavity leading to optical performance reduction.

Crédit photos: Victor Hui@LAPP, Christophe Michel@IP2I

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