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  Richardson Lab Experimental Log, Page 7 of 13  Not logged in ELOG logo
Entry  Sun Aug 4 09:01:01 2024, Michael, Update, Interferometer Simulations, Update on SRC Mode Mismatch Analysis SRC_Mode_Mismatch_Update_8_2_24.pdfSRC_Mode_Mismatch_Update_8-12-24.pdf
An update on my analysis to minimize mode mismatch/scattering by introducing toroidal mirrors to the SRC.
Entry  Mon Sep 9 12:36:45 2024, Michael, Update, Interferometer Simulations, Update on Analysis of Mode Mismatch Minimization in A# SRC_Mode_Mismatch_Update_9_9_24.pdf
I have taken a closer look at the solution curve in the mirror parameter space which I have searched, focusing on the "resilience" of specific points, with
the plan to analyze how certain conditions of the interferometer change as we move along this solution curve.
Entry  Mon Dec 2 00:11:23 2024, Michael, Update, Interferometer Simulations, Status Update on Toroidal Mirrors Project Work 
As it has been significant time from my last update on this project, I compiled a few notes about what I have been working on, current issues, and my future
plans. The past few weeks have been focused on me attempting to obtain a reliable symbolic expression for mismatch. This is important going forward as
it allows us to determine optimal points in the parameter space and the surrounding behavior efficiently without significant computational cost. However
Entry  Tue Feb 25 01:37:00 2025, Michael, Update, Interferometer Simulations, Updates and Current Next Steps for Toroidal Mirrors Project 
Since the previous discussion of this project, I've worked on building finesse models to verify mathematical results which model the astigmatism in a two
mirror system which we attempt to minimize. This left us with a single condition for an output non-astigmatic beam. However, as can be seen in finesse
simulations, there does exist other configurations which have a negligibly small astigmatism, which we may want to consider. Below I've attached the link
Entry  Tue Apr 8 00:17:01 2025, Michael, Update, Interferometer Simulations, Squeezing Performance Graphs for Case With and Without Toroidal Mirrors in LIGO 
I've created some graphs for the frequency dependent observed squeezing level in LIGO for both the nominal case and the case where we include toroidal mirrors,
giving some interesting results. https://docs.google.com/presentation/d/1RBr47hNaxFTdGrwys5ZCUEUOgVOVHmZ2B_5EQwY62IY/edit?usp=sharing
Entry  Mon Apr 21 16:56:42 2025, Michael, Update, Interferometer Simulations, Fixed Observed Squeezing Curve for Toroidal Mirror Case updated_observed_squeezing_plot.png
We've resolved the issue with the observed squeezing curve for the toroidal mirror case showing worse performance at lower frequencies and better performance
at higher frequencies compared to the nominal case. This issue was caused by the beam parameter at the squeezer being fixed before changing the radii of
curvature of the mirrors. This has been changed to be fixed after changing the mirrors, and we see an improvement in the toroidal mirror case.
Entry  Tue May 6 13:07:34 2025, Michael, Update, Interferometer Simulations, Initial Convergence Plots for Toroidal Mirrors Project Convergence_Plots_5_6_25.pdfConvergence_Plots_5_6_25-1.pdfaperture_num_points_convergence.png
 
Entry  Mon May 26 23:24:33 2025, Michael, Update, Interferometer Simulations, Initial Monte Carlo Simulations for Toroidal Mirrors Project 
I've run an initial Monte Carlo simulation for statistical comparison of toroidal mirrors for the dual FROSTI TCS case. Below is the link to the slides.
slideshow
Entry  Tue Aug 26 12:18:36 2025, Michael, Update, Interferometer Simulations, Squeezing Plots for SRC Parameter Space Screenshot_2025-08-26_at_12-16-01_LIGO_Project_Log_-_Google_Docs.pngScreenshot_2025-08-26_at_12-16-32_LIGO_Project_Log_-_Google_Docs.pngScreenshot_2025-08-26_at_12-17-26_LIGO_Project_Log_-_Google_Docs.png
I've run a few plots of observed squeezing in the LIGO interferometer to fully ensure that the point we have selected is the optimal point for squeezing.
Contrary to what I expected, there seems to be much more degenerate "optimal" configurations. While the toroidal case may be near optimal, it seems that
the solution we found for a non astigmatic beam is not the only one. I will further explore this space to find more optimal/tolerant positions, which I
Entry  Thu Oct 23 11:34:05 2025, Michael, Update, Interferometer Simulations, Updated Exploration into Different SRC Mirror Configurations for Improved Squeezing Update_Slides_10_23_25.pdfUpdate_Slides_10_30_25.pdf
 
Entry  Tue Aug 5 11:25:17 2025, Mary, Update, , point absorber and coated aperture in A# point_absorber_A#.pdf
Simulating how point absorber defects on Advanced LIGO mirrors affect cavity performance by modeling a 4km LIGO-like arm cavity with a point absorber
fixed at 5cm off-center on the ITM. In this simulation, displaced the laser beam across a 21×21 grid while calculating the deformation, then measuring
the resulting power loss in the cavity (~283W circulating power).
Entry  Tue Aug 12 13:49:24 2025, Mary, Update, , point absorber and coated aperture in A# Aug12.pdf
 
Entry  Tue Jul 8 11:46:55 2025, Maple Matzner, Update, TCS, Update on SURF progress for Jul 8 Maple_TCS_update_jul_8.pdf
 
Entry  Tue Jul 29 11:45:19 2025, Maple, Update, TCS, Meeting update Maple_TCS_update_jul_29.pdf
 
Entry  Sun Mar 23 15:39:06 2025, Luke Johnson, Update, Scripts/Programs, Ringheater Location optimization _4-4.png_40.png02.pngHOM_power.svg
Attached are some plots that show a new parameter sweep with a finer mesh then before. I have also been able to get a heatmap of power of HOMs in a very
simple finesse model. 
Entry  Mon Mar 31 11:26:45 2025, Luke Johnson, Update, Scripts/Programs, Heatmaps of power delivery performance  temp_required.pngefficiency.png
These plots show the required temperature to release 100W of power and the efficiency of a particular configuration with half-width w and distance away
from the barrel z. I want to add to these heat maps a limit line that has restricts the proximity of the reflectors from the barrel. 
Entry  Mon Jul 15 13:30:49 2024, Luke , Update, VAC, Problem with 2.75" to 1.33" zero length reducer  IMG_1882.jpg
Last Friday while checking the depth of the ZLR I got one of the screws stuck. Today I tried a couple things to get it out. First I tried a few different
pliers to be able to grip lower on the screw this didn't work. So I switched to the other method of drilling a small hole to see if maybe the threads would
pull away from the walls of the hole a bit. This kind of worked as seen in the picture below I was able to remove most of the screw but there is a bit
Entry  Mon Aug 12 16:35:30 2024, Luke , Update, , Ringheater modeling Update HR_surface_deformation.pngIrradiation_pattern_input.pngHR_surface_deformation_other.png
 
Entry  Fri Sep 6 14:34:52 2024, Luke , Update, VAC, Heating tape work 
On the 5th I had tried to start baking the vacuum chamber however certain parts of the chamber were getting too hot and causing the controllers to shut
off. So I turned them off so that the next day I could rearrange the temperature probes. I then on the 6th set them up so that instead of overshooting
the temperature they would be a little low in places.
Entry  Wed Oct 2 12:05:42 2024, Luke , Update, , Ringheater modeling Update 
Power point slides
Entry  Wed Oct 23 12:33:54 2024, Luke , Update, , Zernike calculation update 
PowerPoint slides new

PowerPoint slides older
Entry  Wed Nov 13 14:06:00 2024, Luke , Update, General,  
slides
Entry  Thu Nov 14 10:46:20 2024, Luke , Summary, Cleanroom, Cleanroom cleaning partical_count_final.png
 
[Luke, Luis, Michael]
cleaning cleanroom and particle count
Entry  Tue Nov 19 17:10:34 2024, Luke , Update, VAC, Leak check image.pngIMG_5116.jpegIMG_5117.jpeg
Chamber temperature: 23C
Chamber Initial Pressure: ~1.8e-8 main, ~3.5e-8 rga
Did another leak test after monday's work to check how the seal was holding up initial leak was 5.5e-9. I then tried to tighten the bolts a bit
Entry  Wed Nov 27 12:27:45 2024, Luke , Summary, VAC, Summary of vacuum work 2024-11-27_PostBake1_ArO.png
[Luke, Luis]
Update of current state of vacuum chamber
Current temp: 24°C
Entry  Wed Nov 27 16:23:58 2024, Luke , Update, VAC, Started bake 
[Luke, Luis]
The vacuum chamber is currently baking. 
We stepped up to 125°C by increments of 30°C starting at 60°C. Everything went fine. After about 20 minutes of the PID controllers
Entry  Mon Dec 2 13:35:45 2024, Luke , Update, General, Clean and bake of Viton O-rings image_(2).png
[Luke, Luis]
We couldn't access the bake log on the wiki. (see attached) So we looked in the documentation provided on the DCC to find at what temperature to
bake the Viton O-rings. We found that we should bake Viton at 180°C for 24 hours. 
Entry  Wed Jan 8 17:35:57 2025, Luke , Summary, Cleanroom, Cleanroom cleaning partical_count_250108.png
[Luke, Tyler, Cynthia, Shane, Michael]
Summary of Cleaning Activities:
We began cleaning Room 1119 at 2:00 PM.
Entry  Tue Jan 21 10:12:02 2025, Luke , Summary, General, Frosti toy model  
[Luke, Liu]
Over the winter break I have been working on this desmos toy model of the Frosti. There
are still a few rough spots but I belive that it is a good visual representation of a 2D slice of the frosti. 
Entry  Sat Jan 25 18:19:39 2025, Luke , Update, General, Ringheater modeling Update 
Here is a quick update on some of
the things I have been working on regarding my project. 
Entry  Sat Feb 1 17:25:52 2025, Luke , Summary, General, Cleanroom cleaning 20250131_particalcount.png
[Luke, Cece, Luis]
Particle Count Measurements:

Pre-cleaning (12:15 PM):

Zone 3:

0.3 µm: 1325
0.5 µm: 265
1.0
Entry  Fri Feb 7 12:25:56 2025, Luke , Summary, VAC, Started bake 
[Luke, Luis]
The vacuum chamber is currently baking. 
We stepped up to 120°C by increments of 30°C starting at 60°C. We took about an hour break at 90°C to let the temperatures equilibrate.
Entry  Sun Feb 16 16:45:18 2025, Luke , Update, General, Ringheater position optimization  02.png_40.png_4-4.png02_40_4-4.png
Over the last couple weeks I have been working on finding the optimal position of the ringheater's thermal profile. 
Today I would like to give an update of where I am at and my next steps.
Using the python COMSOL interface I have been able to run and save deformation data sweeping through a great deal of potential combinations of
Entry  Tue Feb 18 11:19:13 2025, Luke , Configuration, VAC, Repositioning of the lid's temperature probe 
Before the recent bake I slightly repositioned the temperature probe on the lid from beside the heater tape to under the heater tape. This was done to better
know and control the temperatures of the chamber while baking. It has appeared to work with the temperatures being held very close to the 120C target.
Entry  Sun Feb 23 12:11:43 2025, Luke , Summary, Cleanroom, Cleanroom cleaning partical_count_2-21-25.png
[Luke, Mary, Luis]
Particle Count Measurements:

Pre-cleaning (8:40 am):

Zone 3:

0.3 µm: 441
0.5 µm: 44
1.0
Entry  Sun Feb 23 16:00:07 2025, Luke , Update, Scripts/Programs, Ringheater modeling Update mesh_convergence.pngnumerical_error_in_innerproduct_of_zernike_basis_elemets.png
These are some plots:
The first shows the convergence of the 02 mode reducing the size of the mesh. The second shows the the numerical error of the zernike. 
Entry  Tue Apr 8 12:15:59 2025, Luke , Update, Scripts/Programs, Updated optimization plot HOM_scattering_w__nominal_and_min.png
 
Entry  Tue Apr 22 08:00:39 2025, Luke , Update, Scripts/Programs, Thermal optimization modeling 40kg 40kg_into_HOM.png
I have redone the width and location optimization with a 40kg test mass. This was to see where the nominal ring heater would fall in this optimization
map see attached.
There are two concerns I have with this modeling:
Entry  Fri Apr 25 09:09:03 2025, Luke , Update, Scripts/Programs, Update to optimization plots HOM_scattering_100kg_modified.pngcurvature_100kg.pnginitial_contour_plot_with_hom_and_curvature.pngtemp_quality_(log10_ratio).png
I have calculated the curvature of the surface plots and created a heat map out of the data. I have also created a contour plot of them together. It is
very rough and the artifacts at small w make it hard to read. I am planning on excluding that data and replot them. In the meantime I have created a temporary
function that balance the two values. (log_10(curvature/HOMscattering))
 
Entry  Fri Apr 25 19:18:10 2025, Luke , Update, Scripts/Programs, New optimization plots effective_power.pngproximity.png
I have created two more plots. One on the transmitted power for a specific configuration. This was done by taking the product of the efficiency and the
power released by surface area of the source plane for a configuration assuming it is at 300C. The second is a plot of how close the reflector is to the
test mass I have included a contour line at 2mm the nominal proximity constraint. Both of these plots are generated for a 2cm wide target plane.
Entry  Sun May 4 18:17:45 2025, Luke , Update, Scripts/Programs, Ringheater modeling Update 
Slides

I have changed some properties of the thermal model and am re-running the thermal sweeping
I have also been messing around with making
a logo
Entry  Fri May 9 20:06:27 2025, Luke , Summary, Cleanroom, Cleanroom cleaning 20250509_particalcount.png
[Luke, Mohak, Luis]
We were also able to remove the residue that has built up on the soft walls by donning a skinny bunny suit and with two wipes rubbing both sides
of the soft walls at the same time. The wipes would get gummy very quickly and need to be replaced frequently. 
Entry  Sun May 11 19:36:42 2025, Luke , Update, Scripts/Programs, New optimization plots 
Slides
I have re-run the optimization plots with the changes mentioned last week. 
I have added the heat maps of the HOM scattering from HR deformation and the HOM scattering due to the OPD difference as well as the curvature
Entry  Mon Jun 2 09:45:06 2025, Luke , Update, Scripts/Programs, Ringheater modeling Update 
Slides
I have added some slides to my meeting updates. The updates include: my choice in position and width, some figures I have added to my write up,
and what I think my immediate steps are to wrap up.
Entry  Wed Jun 25 15:44:47 2025, Luke , Update, Cleanroom, Cleanroom cleaning parttical_count_6-25-25.png
[Luke, Luis, Tyler, Ma, Christina, Maple]
We started by cleaning outside of the cleanroom wiping down the cable channel and working our way down. We replaced the air filter in the HEPA
filter with what seemed to be the last one in storage. We then vacuumed outside, before wiping down the inside of the cleanroom. We then vacuumed, mopped,
Entry  Mon Jul 14 20:45:20 2025, Luke , Summary, Cleanroom, HEPA filter performance metrics  
[Luke, Luis]

We’ve been looking into methods for evaluating the performance of the HEPA filters in the clean room. Measuring flow rate appears to be
a promising approach, since the filter manual specifies a recommended minimum of 70 ft/min.
Entry  Fri May 31 19:37:47 2024, Luke, Update, , Vacuum chamber Disassembly  IMG_1681.jpgIMG_1680.jpgIMG_1680.jpgIMG_1681.jpg
[Luke, Aiden, Jon, Michel, Tyler]

Work done:
On Tuesday (5/28) we removed the RGA line with minimal difficulty. On Wednesday (5/29) we removed the turbo
pump, which had a few bolts that we needed to cut. We borrowed a dremel with ceramic blades from the machine shop to help remove some of the bolts. On
Thursday we moved the vacuum chamber onto the floor to check and resecure the heating band on the bottom of the vacuum chamber. We then relocated the posts
Entry  Wed Jun 19 18:45:14 2024, Luke, Update, , Vacuum chamber reassembly  image_2024-06-19_182556383.pngimage_2024-06-19_182631737.pngIMG_1710.jpg
[Luke, Aiden, Mohak , Tyler]

On Tuesday we had the silver screws for the spherical cube shortened by a quarter of an inch so that they would fit into
the gate valve. We then attached the spherical cube to the vacuum chamber. 

On Wednesday we finished assembling the RGA line and the main turbo pump.
Entry  Tue Jun 25 17:19:42 2024, Luke, Update, VAC, Vacuum chamber leak checking  image_2024-06-25_170036021.pngimage_2024-06-25_170057738.pngimage_2024-06-25_170120030.pngimage_2024-06-25_171238788.png
Currently our main leak is in the RGA line. We found this by closing the gate valve from the main volume to see if which side was leaking more.

After
identifying this we are pumping down the main volume to see how low it can go the third attachment was taken at 4:16 6/25/24. Pumping started around 3:15.



We have not been able to find exactly which flange is leaking, but our guess is on the small blanks and where the cube attaches to the gate valve
Entry  Wed Jun 26 16:39:34 2024, Luke, Update, VAC, Vacuum chamber leak checking  image_2024-06-26_162539705.pngimage_2024-06-26_162601616.png
On Tuesday I had isolated the main volume and let it pump down over-night. Today, Wednesday, I checked it and it had only gone down by a small amount compared
to when I left it on Tuesday. 
I then proceeded to tighten down the bolts attaching the tubo-pump to the zero-length reducer while it was under vacuum.
This caused the pressure to drop down a few orders of magnitude. 
ELOG V3.1.3-7933898