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增强引力波探测器的光学机械技术的新研究

更新时间:2020-07-06 22:43点击:

引力波探测器是极其复杂的精密测量仪器。他们使用干扰作为物理机制来测量来自不同天文来源和事件的穿越引力波(GWs)的时空波动,比如两颗中子星的合并。通过的波信号被编码成光波,在离开干涉仪后被读出。问题是这个信号太弱了,光元件的任何移动都会降低信号的强度。例如,构成物质的粒子的随机运动被称为热噪声。

在光纤陀螺检测器的设计中,光学机械方面的研究取得了很大的成功。空腔被用来增强来自GW探测器的信号。这些腔,或谐振器,通常有两个移动端镜,用于捕获和放大光。但有一个问题:由于热噪声,镜子会移动太多!如果能将这些谐振器的热噪声降到最低,将会提高GW的灵敏度。

图1所示的双面镜晃动腔是一种特殊的光学机械腔,它由四个反射镜、一个透射的晃动镜和一个从两边反射光线的谐振腔(双面镜)组成。使用DEMS腔,谐振腔通过一种被称为光学稀释的过程显示出非常低的热噪声,这一过程的工作原理是利用辐射压力将谐振腔困在一个势阱中。这使谐振腔紧密地束缚在一起,所以它不会轻易受到随机热波动的干扰。

在一项由OzGrav领导的研究中,研究人员解释说,虽然光学弹簧不是DEMS腔特有的,但辐射压力噪声和抗阻尼效应的麻烦影响在DEMS腔中是可以规避的,但在双镜腔中是不可避免的。

第一作者和OzGrav研究助理帕里斯Trahanas解释说:《;关键机制,允许民主党腔这些品质是递送的晃动镜子component—事实上民主党腔耦合光学谐振器,它是连接两个弹簧质量系统的光学等效与第三个春天.’

图2的结果显示避免了光谐振的交叉,这是耦合振荡器的特点,这将是一个非常有用的工具,但可以更广泛地应用于任何领域,要求低热噪声的机械谐振器。