Study of the output optical cavity from the Advanced Virgo gravitational wave detector

Etude des cavités optiques de filtrage de sortie du détecteur d'ondes gravitationnelles Advanced Virgo

Marine Ducrot (1)

1 LAPP - Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules

About 100 years after their prediction by Albert Einstein gravitational waves produced by the coalescence of two black holes were observed on the 14th of September 2015, opening the field of gravitational wave astronomy and a new way to study gravitation. The small amplitude of gravitational waves requires specific and very sensitive detectors. Advanced Virgo is a second generation kilometric interferometer dedicated to the detection of gravitational waves. A necessary element to reach the required sensitivity is the filtering optical system named the Output Mode Cleaner or OMC, placed at the output of the interferometer, and composed of two optical cavities. This thesis shows the study and characterization of this optical system. This work informed the selection of the two optical cavities actually installed in the Advanced Virgo detector. The filtering performances and impact of the OMC on the detector sensitivity are also described.

Un siècle après leur prédiction par Albert Einstein, le 14 septembre 2015 des ondes gravitationnelles provenant de la coalescence de deux trous noirs ont été observées, ouvrant ainsi le champ à une toute nouvelle astronomie et une nouvelle manière d'étudier la gravitation. La faible amplitude des ondes gravitationnelles nécessite des détecteurs spécifiques et très sensibles. Advanced Virgo est un interféromètre kilométrique de deuxième génération dédié à la détection des ondes gravitationnelles. Un des éléments nécessaires pour atteindre la sensibilité requise est le système optique de filtrage appelé l’Output Mode Cleaner ou OMC, placé en sortie de l'interféromètre, et composé de deux cavités optiques. Ce manuscrit présente l'étude et la caractérisation de ce système optique de filtrage. Ce travail a permis de sélectionner les deux cavités actuellement installées dans le détecteur Advanced Virgo. Les performances de filtrage et l’impact de l’OMC sur la sensibilité du détecteur sont également décrits.

Mots clés: Advanced Virgo; Detection system; Gravitational waves; Optical cavity; Instrumental astrophysics

Mots clés: Avanced Virgo; Système de détection; Ondes gravitationnelles; Cavité optique; Astrophysique instrumentale

Domaines: Instrumentation et méthodes pour l'astrophysique [astro-ph.IM]

Marine Ducrot. Etude des cavités optiques de filtrage de sortie du détecteur d'ondes gravitationnelles Advanced Virgo. Instrumentation et méthodes pour l'astrophysique [astro-ph.IM]. Université Grenoble Alpes, 2016. Français. ⟨NNT : 2016GREAY046⟩. ⟨tel-01489175v2⟩