Le système de détection de l'expérience Virgo dédiée à la recherche d'ondes gravitationnelles
Abstract
VIRGO is a gravitational wave detector based on a Michelson interferometer with arms
which are 3 km long. This thesis fouses on the study of the interferometer signal detection
system i.e. the system which detects the gravitational wave signal by measuring the ITF
transmitted beam power.
By means of a simulation of the interferometer, it is shown that the optical filtering
of the transmitted beam with a ring cavity gives an improvement in the interferometer
sensitivity. The performance of this cavity is tested with a table-top interferometer. An
automatic locking procedure of the cavity is then developed using a beam profile analysis
with a CCD camera.
The light detection system is studied to deal with the signal dynamic range without
degrading the VIRGO sensitivity. First the signal shaping needed before digitization is
defined. Then a calibration procedure is developed to measure the dispersion between the
different readout channels and to correct it on line.
Finally the measurement of the detection system noise is performed and it's contribution
to the VIRGO sensitivity is discussed. A coalescing binary search algorithm is
implemented and used to study the detection system noise contribution to this kind of
search.
which are 3 km long. This thesis fouses on the study of the interferometer signal detection
system i.e. the system which detects the gravitational wave signal by measuring the ITF
transmitted beam power.
By means of a simulation of the interferometer, it is shown that the optical filtering
of the transmitted beam with a ring cavity gives an improvement in the interferometer
sensitivity. The performance of this cavity is tested with a table-top interferometer. An
automatic locking procedure of the cavity is then developed using a beam profile analysis
with a CCD camera.
The light detection system is studied to deal with the signal dynamic range without
degrading the VIRGO sensitivity. First the signal shaping needed before digitization is
defined. Then a calibration procedure is developed to measure the dispersion between the
different readout channels and to correct it on line.
Finally the measurement of the detection system noise is performed and it's contribution
to the VIRGO sensitivity is discussed. A coalescing binary search algorithm is
implemented and used to study the detection system noise contribution to this kind of
search.
VIRGO est un détecteur d'ondes gravitationnelles basé sur un interférom etre de Michelson
ayant des bras de 3 km de long. Cette thèse porte sur l'étude du système qui, en
mesurant la puissance du faisceau transmis par l'interféromètre, détecte le passage d'une
onde gravitationnelle.
Grâce à une simulation du détecteur, on montre que le filtrage du faisceau avec une
cavité optique permet d'améliorer la sensibilité de l'interféromètre. Les performances du
filtrage optique de cette cavité sont ensuite mesurées grâce à un interféromètre de test.
Un système de contrôle automatique de la longueur de la cavité est enfin présenté. Il est
basé sur l'analyse, grâce à une caméra CCD, de la forme du faisceau.
Le système de lecture du faisceau est ensuite étudié pour gérer la dynamique du signal
sans dégrader la sensibilité du détecteur. On définit en particulier la mise en forme du
signal venant de chaque photodiode avant sa numérisation. Une procédure de calibration
permettant de mesurer et de corriger en ligne les dispersions entre les canaux de lectures
est présentée.
La mesure du bruit du système de lecture permet d'estimer sa contribution à la sensibilité
du détecteur. Un algorithme de recherche de signaux produit par une coalescence
d'étoiles binaires est mis en place. Il est ensuite utilisé pour étudier l'influence du bruit
du système de détection dans ce type de recherche.
ayant des bras de 3 km de long. Cette thèse porte sur l'étude du système qui, en
mesurant la puissance du faisceau transmis par l'interféromètre, détecte le passage d'une
onde gravitationnelle.
Grâce à une simulation du détecteur, on montre que le filtrage du faisceau avec une
cavité optique permet d'améliorer la sensibilité de l'interféromètre. Les performances du
filtrage optique de cette cavité sont ensuite mesurées grâce à un interféromètre de test.
Un système de contrôle automatique de la longueur de la cavité est enfin présenté. Il est
basé sur l'analyse, grâce à une caméra CCD, de la forme du faisceau.
Le système de lecture du faisceau est ensuite étudié pour gérer la dynamique du signal
sans dégrader la sensibilité du détecteur. On définit en particulier la mise en forme du
signal venant de chaque photodiode avant sa numérisation. Une procédure de calibration
permettant de mesurer et de corriger en ligne les dispersions entre les canaux de lectures
est présentée.
La mesure du bruit du système de lecture permet d'estimer sa contribution à la sensibilité
du détecteur. Un algorithme de recherche de signaux produit par une coalescence
d'étoiles binaires est mis en place. Il est ensuite utilisé pour étudier l'influence du bruit
du système de détection dans ce type de recherche.
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