通过修改输入/输出光学将常规引力波干涉仪转换为 QND 干涉仪
广义相对论与量子宇宙学
2009-10-31 v2 量子物理
摘要
LIGO-II 引力波干涉仪（约 2006--2008 年）设计为在约 100 Hz 处达到标准量子极限 (SQL) 的灵敏度。本文描述并分析了可能的 LIGO-III 干涉仪设计方案，以突破 SQL。这些设计与常规宽带干涉仪（无信號复辨）相同，仅在输入和/或输出光学上进行修改。分析了三种设计方案：(i) "压缩输入干涉仪"，由 Unruh 基于 Caves 的早期工作构想，将带有频率依赖 (FD) 压缩角度的压缩真空注入干涉仪的暗端口；(ii) "变分输出干涉仪"，由 Vyatchanin、Matsko 和 Zubova 以不同形式构想，在输出光上执行带有 FD homodyne 相位的光束分离检测；(iii) "压缩变分干涉仪"，同时采用压缩输入和 FD-homodyne 输出。我们证明，FD 压缩输入光可通过将普通压缩光依次通过两个 successively Fabry-Perot 滤波腔后注入干涉仪来实现；FD-homodyne 检测可通过将输出光依次通过两个滤波腔后执行普通 homodyne 检测来实现。结合预期技术且以与 LIGO-II 计划相同功率，这些干涉仪可将振幅 SQL 超越 3 至 5 倍，对应 SQL 限制下干涉仪事件率提升约 30 至 100 倍。
关键词
引用
@article{arxiv.gr-qc/0008026,
title = {Conversion of conventional gravitational-wave interferometers into QND interferometers by modifying their input and/or output optics},
author = {H. J. Kimble and Yuri Levin and Andrey B. Matsko and Kip S. Thorne and Sergey P. Vyatchanin},
journal= {arXiv preprint arXiv:gr-qc/0008026},
year = {2009}
}
备注
Submitted to Physical Review D; RevTeX manuscript with 16 figures; prints to 33 pages in Physical Review double column format. Minor revisions have been made in response to referee report