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引力波探测器的噪声及噪声处理综述

电子测量技术 2019年第24期42卷 108-115页

作者：严宇钊杨明姜万录上海交通大学上海200240

物理学中,引力波是指时空弯曲中的涟漪,它是太空中一种看不到的波,并且传播速度非常快。引力波信号十分微弱,需要用世界上最灵敏的探测器检测,而探测器的噪声是制约探测器灵敏度的主要条件之一。概述了历史上比较著名的引力波探测器(主... 详细信息

物理学中,引力波是指时空弯曲中的涟漪,它是太空中一种看不到的波,并且传播速度非常快。引力波信号十分微弱,需要用世界上最灵敏的探测器检测,而探测器的噪声是制约探测器灵敏度的主要条件之一。概述了历史上比较著名的引力波探测器(主要是韦伯棒和地面激光干涉引力波探测器)的工作原理和影响其灵敏度的噪声。其中主要介绍了引力波探测器中的热噪声、地震噪声、引力梯度噪声和量子噪声的产生的原因以及各种噪声的处理方法,并对未来引力波探测器噪声处理进行了展望。

关键词：引力波探测器噪声噪声分析噪声处理综述

Technology for the next gravitational wave detectors

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中国科学：物理学、力学、天文学英文版 2015年第12期58卷 65-90页

作者： MITROFANOV Valery P. CHAO Shiuh PAN Huang-Wei KUO Ling-Chi COLE Garrett DEGALLAIX Jerome WILLKE Benno Faculty of Physics Moscow State University Institute of Photonics Technologies "National" Tsing Hua University Crystalline Mirror Solutions LLC Crystalline Mirror Solutions Gmb H Seestadtstr Vienna Center for Quantum Science and Technology(VCQ) Faculty of Physics University of Vienna Laboratoire des Mat'eriaux Avanc'es 7 Avenue Pierre de Coubertin Max Planck Institute for Gravitational Physics(Albert Einstein Institute) and Leibniz Universitt Hannover

This paper reviews some of the key enabling technologies for advanced and future laser interferometer gravitational wave detectors, which must combine test masses with the lowest possible optical and acoustic losses, with high stability lasers and various techniques for suppressing noise. Sect. 1 of this paper presents a review of the acoustic properties of test masses. Sect. 2 reviews the technology of the amorphous dielectric coatings which are currently universally used for the mirrors in advanced laser interferometers, but for which lower acoustic loss would be very advantageous. In sect. 3 a new generation of crystalline optical coatings that offer a substantial reduction in thermal noise is reviewed. The optical properties of test masses are reviewed in sect. 4, with special focus on the properties of silicon, an important candidate material for future detectors. Sect. 5 of this paper presents the very low noise, high stability laser technology that underpins all advanced and next generation laser interferometers.

关键词：引力波探测器使能技术激光干涉计测试质量光学涂层光学性质高稳定性激光干涉仪

KAGRA引力波探测器中频率相关压缩态实验进展

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天文学进展 2019年第1期37卷 73-85页

作者：郭越凡 CAPOCASA Eleonora EISENMANN Marc FLAMINIO Raffaele LEONARDI Matteo TACCA Matteo 肇宇航李木子吕振伟北京师范大学天文系北京100875 日本国立天文台重力波推进实验室天体粒子与宇宙学实验室阿纳西粒子物理实验室国家亚原子物理研究所

随着技术的发展,下一代引力波探测器的激光功率将得到进一步提高。大光斑半径的应用也将使探测器的热噪声进一步降低,因此,量子噪声将成为在全频段限制引力波探测器灵敏度的首要因素。作为目前最有保障的一种降低量子噪声的技术,频率相... 详细信息

随着技术的发展,下一代引力波探测器的激光功率将得到进一步提高。大光斑半径的应用也将使探测器的热噪声进一步降低,因此,量子噪声将成为在全频段限制引力波探测器灵敏度的首要因素。作为目前最有保障的一种降低量子噪声的技术,频率相关压缩态很可能将被应用于下一代所有引力波探测器中^([1])。频率相关压缩态可以通过将频率不相关压缩态与滤波腔相结合而产生。基于滤波腔具有的频率响应特性,这一技术的应用可以使低频波段的辐射压噪声有效降低,同时实现高频波段散粒噪声的降低,从而实现全探测频段灵敏度的提升。基于日本KAGRA引力波探测器的设计,我们预计将9dB压缩度的压缩态与周损失为8×10^(-5)的300m滤波腔相结合,可以使探测器灵敏度在全探测频段提高1倍。此实验于2015年开始,目前滤波腔的安装调试已经基本完成,得到的结果基本与实验前的模拟相符合。与频率不相关压缩态光学实验台的安装过程也已经过半,通过温度和控制回路的调制,二次谐波腔的转化率已经超过50%。

关键词：引力波引力波探测器量子噪声压缩态

引力波探测器发现迄今最强黑洞合并事件 001

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引力波探测器发现迄今最强黑洞合并事件

中国科学报

作者：袁柳

本报讯引力波探测器探测到了天文学家未曾想到的惊人发现——迄今为止我们所知的最大规模的黑洞合并事件。9月2日，《物理评论快报》和《天体物理学期刊快报》分别上线文章，介绍了这项发现。此次黑洞合并最早被发现于2019年5月21日，... 详细信息

本报讯引力波探测器探测到了天文学家未曾想到的惊人发现——迄今为止我们所知的最大规模的黑洞合并事件。9月2日，《物理评论快报》和《天体物理学期刊快报》分别上线文章，介绍了这项发现。此次黑洞合并最早被发现于2019年5月21日，合并产生的引力波被美国激光干涉引力?

关键词：引力波探测器黑洞质量

来源： cnki报纸评论

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地面激光干涉仪引力波探测器悬挂和隔振系统

中国科学：物理学、力学、天文学 2022年第8期52卷 84-99页

作者：曹梦迪陈奕康李俊朗潘媛王梦瑶朱宗宏北京师范大学天文系北京100875

为了成功探测到微小的引力波信号(~10^(-19)m),地面激光干涉仪引力波探测器需要降低对其影响的各类噪声.本文概述引力波探测器受地面震动噪声的影响以及隔离地震噪声的基本原理和方法.目前,多级悬挂系统和主动隔振系统被用来降低引力波... 详细信息

为了成功探测到微小的引力波信号(~10^(-19)m),地面激光干涉仪引力波探测器需要降低对其影响的各类噪声.本文概述引力波探测器受地面震动噪声的影响以及隔离地震噪声的基本原理和方法.目前,多级悬挂系统和主动隔振系统被用来降低引力波探测器的地面震动噪声.通过对LIGO,Virgo,KAGRA以及GEO600的悬挂和隔振系统的详细介绍,本文深入了解被动隔振和主动隔振方法在地面引力波探测器中的应用.

关键词：隔振悬挂地面震动噪声激光干涉仪引力波探测器

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激光干涉仪引力波探测器的噪声和灵敏度

现代物理知识 2019年第3期31卷 56-62页

作者：王运永朱宗宏中国科学院高能物理研究所北京师范大学引力波与宇宙学实验室

引力波是爱因斯坦"广义相对论"的重要预言,引力波探测是当代物理学重要的前沿领域之一。引力波的发现开辟了引力波天文学研究的新纪元。早在1916年,爱因斯坦就根据弱场近似,预言了引力波的存在。但是直到今天引力波才被发现,前仆后继,... 详细信息

引力波是爱因斯坦"广义相对论"的重要预言,引力波探测是当代物理学重要的前沿领域之一。引力波的发现开辟了引力波天文学研究的新纪元。早在1916年,爱因斯坦就根据弱场近似,预言了引力波的存在。但是直到今天引力波才被发现,前仆后继,科学家为之奋斗达百年之久。关键的困难就是引力波强度太弱,引力波探测器的灵敏度太低,引力波信号完全湮没在噪声本底之中。在引力波

关键词：引力波探测器激光干涉仪

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第三代激光干涉仪引力波探测器

现代物理知识 2017年第1期29卷 39-51页

作者：王运永中国科学院高能物理研究所北京师范大学天文系

引力波是爱因斯坦在广义相对论的重要预言,引力波探测是当代物理学最重要的前沿领域之一。以引力波探测为基础的引力波天文学是一门新兴的交叉科学,是对传统电磁辐射天文学的巨大拓展与补充。引力波的发现是一项划时代的科学成就,它标... 详细信息

引力波是爱因斯坦在广义相对论的重要预言,引力波探测是当代物理学最重要的前沿领域之一。以引力波探测为基础的引力波天文学是一门新兴的交叉科学,是对传统电磁辐射天文学的巨大拓展与补充。引力波的发现是一项划时代的科学成就,它标志着困扰科学家百年来的物理学难题得以破解,引力波天文学完成了从寻找引力波到研究天文学的历史性转折。

关键词：引力波探测器激光功率第一代第二代激光干涉仪光学干涉仪引力辐射第三代

见见这个辍学的大学生,他是引力波探测器的发明人

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飞碟探索 2016年第9期 50-55页

作者：阿德里安·卓晨飞

近50年前。雷纳·韦斯提出用爱因斯坦广义相对论的引力理论所预言的无限小的时空涟漪来探测引力波。2015年9月．这个梦想变成了现实：1000名物理学家通过路易斯安那州利文斯顿和华盛顿州汉福德的两个巨大的激光干涉引力波天文台（Lico... 详细信息

近50年前。雷纳·韦斯提出用爱因斯坦广义相对论的引力理论所预言的无限小的时空涟漪来探测引力波。2015年9月．这个梦想变成了现实：1000名物理学家通过路易斯安那州利文斯顿和华盛顿州汉福德的两个巨大的激光干涉引力波天文台（Lico）探测仪．

关键词：引力波探测器大学生发明人爱因斯坦广义相对论路易斯安那州引力理论激光干涉华盛顿州

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在引力波探测器中使用更强的量子压缩

物理 2020年第2期49卷 108-108页

作者：戴闻中国科学院理化技术研究所

安装在现行引力波探测器中的新硬件,使用量子效应来提高灵敏度,并将事件检出率提高50%自2015年以来,引力波探测,在美国的两台先进LIGO和意大利Virgo探测器中,已成为常态工作,为天文学打开了一扇新的视窗。现在,LIG0和Virgo的合作团队已... 详细信息

安装在现行引力波探测器中的新硬件,使用量子效应来提高灵敏度,并将事件检出率提高50%自2015年以来,引力波探测,在美国的两台先进LIGO和意大利Virgo探测器中,已成为常态工作,为天文学打开了一扇新的视窗。现在,LIG0和Virgo的合作团队已分別发表论文展示他们对探测器的改进成果:使用量子物理,抑制信号中的随机噪声。该方案提高了探测器的灵敏度,将使预期的事件检出率提高20%至50%。

关键词：量子物理量子压缩量子效应引力波探测器随机噪声常态工作天文学灵敏度