当前引力波干涉仪的非晶光学镀膜

我们报告了对 Advanced LIGO、Advanced Virgo 与 KAGRA 引力波探测器高反射镀膜中离子束溅射氧化物层（Ta$_2$O$_5$、TiO$_2$、Ta$_2$O$_5$-TiO$_2$、SiO$_2$）进行广泛光学与力学表征的结果：已测量折射率、厚度、光学吸收、成分、密度、内摩擦与弹性常数；并评估了沉积速率与沉积后退火对镀膜内摩擦的影响。对于 Ta$_2$O$_5$ 与 SiO$_2$ 层，镀膜内摩擦随沉积速率增大而增加，而退火处理要么消除要么大幅缩小不同沉积历史样品间的差距。对于 Ta$_2$O$_5$-TiO$_2$ 层，TiO$_2$ 掺杂带来的内摩擦降低仅在与退火结合时才有效。所有被测样品均显示内摩擦对频率的弱依赖（$\phi_c(f) = af^{b}$，其中 $-0.208 < b < 0.140$，取决于所考虑的镀膜材料）。SiO$_2$ 薄膜显示出与模式相关的损耗分支，可能源于样品镀膜边缘的杂散损耗。通过使用我们估算的 Ta$_2$O$_5$-TiO$_2$ 层杨氏模量（120 GPa），Advanced LIGO 与 Advanced Virgo 输入（ITM）和端镜（ETM）HR 镀膜的参考损耗值已更新，且比先前估计约高 10%。