用于引力波探测器的非晶金属氧化物与Ta$_2$O$_5$基混合氧化物薄膜的综合研究
材料科学
2022-06-08 v1 应用物理
仪器与探测器
摘要
当前干涉式引力波探测器的高精细光学腔的灵敏度受到激光量子噪声和镀膜热噪声的显著限制。热噪声与构成干涉仪测试质量的材料中的内能耗散有关。由于问题的复杂性以及缺乏跨越大量材料的研究，我们对内摩擦如何与非晶材料结构相关联的理解十分有限。我们提出对非晶金属氧化物和TaO基混合氧化物镀膜进行系统研究，以评估它们用于低布朗噪声实验的适用性。研究表明，金属氧化物的机械损耗与其非晶形态相关，连续随机网络材料如SiO和GeO具有最低损耗角。我们评估了不同的TaO基混合氧化物薄膜，并研究了掺杂剂对镀膜光学和弹性性质的影响。我们估算了采用每种混合氧化物作为高折射率材料的高反射率多层堆叠相关的热噪声。我们得出结论：在低掺杂浓度的TaO基混合氧化物镀膜中，当前作为高折射率材料的TiO掺杂TaO是降低热噪声的最优选择。
引用
@article{arxiv.2108.02127,
title = {Comprehensive study of amorphous metal oxide and Ta$_2$O$_5$-based mixed oxide coatings for gravitational-wave detectors},
author = {Mariana A. Fazio and Gabriele Vajente and Le Yang and Alena Ananyeva and Carmen S. Menoni},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.02127},
year = {2022}
}