时间延迟干涉仪相位与测距测量中前端与调制延迟的补偿

在激光干涉空间天线（LISA）的背景下，激光子系统表现出频率涨落，这会在测量中引入显著的噪声水平，超过引力波信号数个数量级。通过在被称为时间延迟干涉测量（TDI）的数据处理步骤中对单次测量进行时间平移，可以实现噪声抑制。TDI 的抑制性能依赖于对干涉激光所经历延迟的精确了解与考量。尽管已有大量努力致力于精确确定航天器间的测距延迟，但星上延迟的来源要么被忽略，要么被假设为已知。与这些假设相反，相位计前端和激光调制器的模拟延迟不仅很大，而且容易随温度和拍频发生变化。这促使我们提出了一种新方法，基于对接收器架构的最小功能扩展，能够在地面上和太空中对这些延迟进行校准。具体而言，我们建立了一组校准测量，并阐明了这些测量如何在数据处理中加以利用，从而减轻 TDI Michelson 变量中的延迟。在对校准测量进行性能分析后，通过数值模拟评估了所提出的校准方案。我们发现，在缺乏校准方案的情况下，模拟延迟的假定漂移会增加 LISA 测量频带高频段的残余激光噪声。对模拟延迟进行单次地面校准可使性能提升约一个数量级，而在太空中重新校准可能使性能再提升一个数量级。在低频段，测距误差始终是限制因素，对此讨论了相应的对策。