Second-generation gravitational wave detectors require a highly stable laser with an output power greater than 100 W to attain their target sensitivity. We have developed a frequency stabilization system for a 100-W injection-locked Nd:YAG (yttrium aluminum garnet) laser. By placing an external wideband electro-optic modulator used as a fast-frequency actuator in the optical path of the slave output, we can circumvent a phase delay in the frequency control loop originating from the pole of an injection-locked slave cavity. Thus, we have developed an electro-optic modulator made of a MgO-doped stoichiometric LiNbO3 crystal. Using this modulator, we achieve a frequency control bandwidth of 800 kHz and a control gain of 180 dB at 1 kHz. These values satisfy the requirement for a laser frequency control loop in second-generation gravitational wave detectors.

1.
D.
Sigg
(for the LIGO Scientific Collaboration),
Class. Quantum Grav.
25
,
114041
(
2008
).
2.
F.
Acernese
,
M.
Alshourbagy
,
P.
Amico
,
F.
Antonucci
,
S.
Aoudia
,
P.
Astone
,
S.
Avino
,
L.
Baggio
,
G.
Ballardin
,
F.
Barone
,
L.
Barsotti
,
M.
Barsuglia
,
Th. S.
Bauer
,
S.
Bigotta
,
S.
Birindelli
,
M. A.
Bizouard
,
C.
Boccara
,
F.
Bondu
,
L.
Bosi
,
S.
Braccini
,
C.
Bradaschia
,
A.
Brillet
,
V.
Brisson
,
D.
Buskulic
,
G.
Cagnoli
,
E.
Calloni
,
E.
Campagna
,
F.
Carbognani
,
F.
Cavalier
,
R.
Cavalieri
,
G.
Cella
,
E.
Cesarini
,
E.
Chassande-Mottin
,
A. -C.
Clapson
,
F.
Cleva
,
E.
Coccia
,
C.
Corda
,
A.
Corsi
,
F.
Cottone
,
J. -P.
Coulon
,
E.
Cuoco
,
S.
D’Antonio
,
A.
Dari
,
V.
Dattilo
,
M.
Davier
,
R.
De Rosa
,
M.
Del Prete
,
L.
Di Fiore
,
A.
Di Lieto
,
M.
Di Paolo Emilio
,
A.
Di Virgilio
,
M.
Evans
,
V.
Fafone
,
I.
Ferrante
,
F.
Fidecaro
,
I.
Fiori
,
R.
Flaminio
,
J. -D.
Fournier
,
S.
Frasca
,
F.
Frasconi
,
L.
Gammaitoni
,
F.
Garufi
,
E.
Genin
,
A.
Gennai
,
A.
Giazotto
,
L.
Giordano
,
V.
Granata
,
C.
Greverie
,
D.
Grosjean
,
G.
Guidi
,
S.
Hamdani
,
S.
Hebri
,
H.
Heitmann
,
P.
Hello
,
D.
Huet
,
S.
Kreckelbergh
,
P.
La Penna
,
M.
Laval
,
N.
Leroy
,
N.
Letendre
,
B.
Lopez
,
M.
Lorenzini
,
V.
Loriette
,
G.
Losurdo
,
J. -M.
Mackowski
,
E.
Majorana
,
C. N.
Man
,
M.
Mantovani
,
F.
Marchesoni
,
F.
Marion
,
J.
Marque
,
F.
Martelli
,
A.
Masserot
,
F.
Menzinger
,
L.
Milano
,
Y.
Minenkov
,
C.
Moins
,
J.
Moreau
,
N.
Morgado
,
S.
Mosca
,
B.
Mours
,
I.
Neri
,
F.
Nocera
,
G.
Pagliaroli
,
C.
Palomba
,
F.
Paoletti
,
S.
Pardi
,
A.
Pasqualetti
,
R.
Passaquieti
,
D.
Passuello
,
F.
Piergiovanni
,
L.
Pinard
,
R.
Poggiani
,
M.
Punturo
,
P.
Puppo
,
P.
Rapagnani
,
T.
Regimbau
,
A.
Remillieux
,
F.
Ricci
,
I.
Ricciardi
,
A.
Rocchi
,
L.
Rolland
,
R.
Romano
,
P.
Ruggi
,
G.
Russo
,
S.
Solimeno
,
A.
Spallicci
,
M.
Tarallo
,
R.
Terenzi
,
A.
Toncelli
,
M.
Tonelli
,
E.
Tournefier
,
F.
Travasso
,
C.
Tremola
,
G.
Vajente
,
J. F. J.
van den Brand
,
S.
van der Putten
,
D.
Verkindt
,
F.
Vetrano
,
A.
Viceré
,
J. -Y.
Vinet
,
H.
Vocca
, and
M.
Yvert
,
Class. Quantum Grav.
25
,
114045
(
2008
).
3.
K.
Kuroda
,
N.
Kanda
,
M.
Ohashi
,
Y.
Saito
,
R.
Takahashi
,
M.
Ando
,
N.
Mio
,
S.
Telada
,
S.
Moriwaki
,
T.
Uchiyama
,
T.
Tomaru
,
T.
Suzuki
,
S.
Miyoki
,
A.
Takamori
,
D.
Tatsumi
, and
LCGT Collaboration
,
Prog. Theor. Phys. Suppl.
163
,
54
(
2006
).
4.
K.
Takeno
,
T.
Ozeki
,
S.
Moriwaki
, and
N.
Mio
,
Opt. Lett.
30
,
2110
(
2005
).
5.
B.
Willke
,
K.
Danzmann
,
M.
Frede
,
P.
King
,
D.
Kracht
,
P.
Kwee
,
O.
Punchen
,
R. L.
Savage
, Jr.
,
B.
Schulz
,
F.
Seifert
,
C.
Veltkamp
,
S.
Wagner
,
P.
Weβels
, and
L.
Winkelmann
,
Class. Quantum Grav.
25
,
114040
(
2008
).
6.
A.
Liem
,
J.
Limpert
,
H.
Zellmer
, and
A.
Tünnermann
,
Opt. Lett.
,
28
,
1537
(
2003
).
7.
Y.
Jeong
,
J.
Nilsson
,
J. K.
Sahu
,
D. B. S.
Soh
,
C.
Alegria
,
P.
Duprirez
,
C. A.
Codemard
,
D. N.
Payne
,
R.
Horley
,
L. M. B.
Hickey
,
L.
Wanzcyk
,
C. E.
Chryssou
,
J. A.
Alvarez-Chavez
, and
P. W.
Turner
,
Opt. Lett.
30
,
459
(
2005
).
8.
M.
Hildebrandt
,
M.
Frede
,
P.
Kwee
,
B.
Willke
, and
D.
Kracht
,
Opt. Express
14
,
11071
(
2006
).
9.
S.
Nagano
,
S.
Kawamura
,
M.
Ando
,
R.
Takahashi
,
K.
Arai
,
M.
Musha
,
S.
Telada
,
M.
Fujimoto
,
M.
Fukushima
,
Y.
Kozai
,
S.
Miyama
,
A.
Ueda
,
K.
Waseda
,
T.
Yamazaki
,
H.
Ishizuka
,
K.
Kuroda
,
S.
Matsumura
,
O.
Miyakawa
,
S.
Miyoki
,
M.
Ohashi
,
S.
Sato
,
D.
Tatsumi
,
T.
Tomaru
,
T.
Uchiyama
,
K.
Kawabe
,
N.
Ohishi
,
S.
Otsuka
,
A.
Sekiya
,
A.
Takamori
,
S.
Taniguchi
,
K.
Toshikubo
,
K.
Tsubono
,
K.
Ueda
,
K.
Yamamoto
,
N.
Mio
,
S.
Moriwaki
,
G.
Horikoshi
,
N.
Kamikubota
,
Y.
Ogawa
,
Y.
Saito
,
T.
Suzuki
,
K.
Nakagawa
,
K.
Ueda
,
A.
Araya
,
N.
Kanda
,
N.
Kawashima
,
E.
Mizuno
,
M. A.
Barton
,
N.
Tsuda
,
N.
Matsuda
,
T.
Nakamura
,
M.
Sasaki
,
M.
Shibata
,
H.
Tagoshi
,
T.
Tanaka
,
K.
Nakao
,
K.
Oohara
,
Y.
Kojima
,
T.
Futamase
, and
T.
Asada
,
Rev. Sci. Instrum.
74
,
4176
(
2003
).
10.
G. A.
Kerr
,
N. A.
Robertson
,
J.
Hough
, and
C. N.
Man
,
Appl. Phys. B: Lasers Opt.
37
,
11
(
1985
).
11.
K.
Nakagawa
,
A. S.
Shelkovnikov
,
T.
Katsuda
, and
M.
Ohtsu
,
Opt. Commun.
109
,
446
(
1994
).
12.
M.
Musha
,
K.
Nakagawa
, and
K.
Ueda
,
Opt. Lett.
22
,
1177
(
1997
).
13.
N.
Ohmae
,
K.
Takeno
,
S.
Moriwaki
, and
N.
Mio
,
Appl. Phys. Express
1
,
092601
(
2008
).
14.
N.
Ohmae
,
K.
Takeno
,
S.
Moriwaki
, and
N.
Mio
,
Appl. Phys. Express
1
,
012005
(
2008
).
15.
S.
Konno
,
S.
Fujikawa
, and
K.
Yasui
,
Appl. Phys. Lett.
70
,
2650
(
1997
).
16.
Q.
,
N.
Kugler
,
H.
Weber
,
S.
Dong
,
N.
Müller
, and
U.
Wittrock
,
Opt. Quantum Electron.
28
,
57
(
1996
).
17.
R. W. P.
Drever
,
J. L.
Hall
,
F. V.
Kowalski
,
J.
Hough
,
G. M.
Ford
,
A. J.
Munley
, and
H.
Ward
,
Appl. Phys. B: Lasers Opt.
31
,
97
(
1983
).
18.
A. D.
Farinas
,
E. K.
Gustafson
, and
R. L.
Byer
,
J. Opt. Soc. Am. B
12
,
328
(
1995
).
19.
V.
Quetschke
,
M.
Arain
,
R.
Martin
,
S.
Wise
,
W.
Wu
,
L.
Williams
,
G.
Mueller
,
D.
Reitze
, and
D.
Tanner
, “
High power optical components for enhanced and advanced LIGO
,” http://www.ligo.caltech.edu/docs/G/G070117-00/G070117-00.ppt (
2007
).
20.
K.
Numata
,
A.
Kemery
, and
J.
Camp
,
Phys. Rev. Lett.
93
,
250602
(
2004
).
You do not currently have access to this content.