重力波干涉仪测试质量热模型的比较分析
应用物理
2025-10-24 v1 天体物理仪器与方法
广义相对论与量子宇宙学
光学
摘要
对终端测试质量( TTMs)的准确热建模对于优化像 Virgo这样的引力波干涉仪的灵敏度至关重要。事实上，在此类引力波探测器中，即使最小的激光功率吸收也会引起限制性能的热效应。本文 presents 对 TTMs稳态热行为的详细探讨。特别是考虑了未来场景中内腔激光束功率和光学薄膜吸收的增加。我们开发并比较了两个数值模型：一个综合模型包含多层薄膜和基体材料中体积热吸收，以及一个简化的化简模型，其中将薄膜的热影响表示为基体的有效表面边界条件。我们的仿真聚焦于三元薄膜设计，该设计是下一代探测器的候选方案。结果表明，更高的薄膜吸收会使峰值温度局部化于薄膜--真空界面附近。重要的是，比较分析表明，化简模型的温度预测与详细模型之间仅相差毫开尔文，这一差异常常在系统热力学参数实验不确定度范围内。这一发现表明，计算效率高的化简模型可以为热管理和一阶畸变分析提供足够准确的结果。此外，强调了准确表征薄膜吸收总功率的关键性作用。
引用
@article{arxiv.2510.20338,
title = {Comparative Analysis of Thermal Models for Test Masses in Next-Generation Gravitational Wave Interferometers},
author = {Vincenzo Pierro and Vincenzo Fiumara and Guerino Avallone and Giovanni Carapella and Francesco Chiadini and Roberta De Simone and Rosalba Fittipaldi and Gerardo Iannone and Alessandro Magalotti and Enrico Silva and Veronica Granata},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.20338},
year = {2025}
}